Endlich habe ich etwas Zeit gefunden, die in den letzten Jahren erstellten Bilder zu sortieren und online zu stellen. Nun gibt es 4 zusätzliche Fotoalben für die Jahre 2011 – 14.
Einfach mal reinschauen, und beim nächsten Treffen evtl. drüber diskutieren…
Hier als ein Beispiel, die Galaxie M33, die kleine Schwester der großen Andromeda-Galaxie
In der Welt war in den letzten Tagen ein schönes Bild, über den „Beinahetreffer“ des Asteroiden 2004BL86.
Hier sieht man das „Beinahe“ mal in der richtigen Relation:
Inhalt der Pluto/New Horizons Reihe
In insgesamt 6 Episoden soll auf den Webseiten der Rieser Sternfreunde die Mission der Raumsonde New Horizons zum letzten Planeten unseres Sonnensystems Pluto vorgestellt werden (korrekt ist seit 2006: Zwergplanet, aber Planet hört sich doch noch etwas wertiger an). Zur Übersicht hier die Inhalte der einzelnen Episoden (mit Links zum jeweiligen Bericht):
1) New Horizons – Prolog, Vorgeschichte und Planung
2) New Horizons – Die Technik 1
3) New Horizons – Die Technik 2
4) New Horizons – Die wissenschaftlichen Instrumente (aktueller Bericht)
5) Das Warten hat ein Ende – Die Reise ans Ende unseres Sonnensystems
6) Aus interplanetar wird interstellar!
New Horizons – Die Instrumente
New Horizons führt sieben wissenschaftliche Instrumente mit sich. Sehr detailliert erläutert werden diese auf der New Horizons-Webseite (http://pluto.jhuapl.edu/spacecraft/sciencePay.php). Bevor wir hier ins Detail gehen, sollte noch angemerkt werden, dass von den 478 Kilogramm (irdischen) Sondengewichts lediglich etwa 30 Kilogramm auf die wissenschaftlichen Beobachtungs- und Messgeräte entfallen. Der große Rest ist der Sonde selbst mit Raketenmotoren, Treibstoff, Antennen, Lage- und Steuerungsinstrumenten und der Struktur selbst geschuldet.
Ralph
Ralph ist das schwerste der sieben Instrumente (10,3 kg, Stromverbrauch 6,3 Watt) und besteht aus einem 3″ (7,5 cm) Spiegelteleskop mit zwei adaptierten CCD-Kamerasystemen. Das Teleskop selbst ist ein Schiefspiegler mit 3 Spiegeln die einen gefalteten Strahlengang ohne Obstruktion ermöglichen. Die Kamerasysteme dienen der Kartierung der Oberfläche von Pluto und Charon (Auflösung von 250 Meter/Pixel) und der Erforschung der Oberflächenzusammensetzung beider Himmelskörper.
Dazu wird mit der MVIC – Multispectral Visible Imaging Camera – im optischen Bereich (400-975 nm) und mit LEISA – Linear Etalon Imaging Spectral Array – im infraroten Bereich (1,25-2,25 µm) aufgenommen.
RALPH
LORRI
RALPH wird ergänzt durch LORRI, dem Long-Range Reconnaissance Imager für hochauflösende Aufnahmen. LORRI nutzt hierfür ein 20,8 cm Spiegelteleskop mit einer Fokuslänge von 2630 mm. Der Aufbau des Teleskops ist sehr einfach und verfügt über keinerlei beweglicher Teile – eine sehr genaue Ausrichtung des Teleskops ist daher unabdingbar. LORRI verfügt auch über keine Heizung, weshalb bei seiner Entwicklung darauf geachtet wurde, dass es auch bei Temperaturen unter minus 170 Grad arbeiten kann.
LORRI macht nur monochromatische (schwarz-weiß) Aufnahmen im Wellenlängenbereich von 350-850 nm. Dafür ist die Auflösung von LORRI beeindruckend: 4,95 µrad oder 0,000283 Grad, was auf 100.000 km etwa 495 Meter entspricht. Für den Vorbeiflug an Pluto wird mit einer Auflösung von 40-50 Meter pro Pixel gerechnet.
Einbau des LORRI – Long Range Reconnaissance Imager
LORRI wird 120 Tage vor dem closest encounter, also dem eigentlichen Vorbeiflug, in Betrieb genommen. 90 Tage vor dem Vorbeiflug wird die Auflösung von LORRI die des Weltraum-Teleskops Hubble übertreffen und wir werden ab Mitte April 2015 mit jedem Tag bessere Bilder von Pluto erhalten.
Vulkan Tvysthar auf dem Jupitermond Io (aufgenommen von LORRI am 01.05.2007 aus 2,4 Millionen Kilometer Entfernung – dem Zeitpunkt der größten Annäherung an Jupiter)
LORRI looks back (24.06.2010)
Alice
Alice steht für An Ultraviolet Imaging Spectrometer und dient der Erforschung der Atmosphäre von Pluto. Alice besteht aus einem abbildenden UV-Spektrometer das im Wellenlängenbereich von 90-180 nm arbeitet (fernes und extremes UV Licht). Mit seinen zwei Betriebsmodi kann Alice direkte UV-Emissionen der Atmosphäre messen (airglow mode) und durch Blick auf einen entfernten Stern oder die Sonne durch die Atmosphäre von Pluto (occultation mode) deren Zusammensetzung, Druck und Temperatur (Höhenauflösung 10 km, Genauigkeit 0,1 Nanobar) bestimmen.
REX
Das Radio Experiment REX dient wie Alice der Erforschung der Atmosphäre von Pluto. Dazu werden nach dem Vorbeiflug an Pluto durch das Deep Space Network Signale an New Horizons gesendet, die Plutos Atmosphäre durchqueren und von der Hauptantenne der Sonde empfangen werden. Beim Durchqueren der Atmosphäre werden die Signale in ihrer Frequenz, Phasenlage und Amplitude verändert, was Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der (unteren) Atmosphäre zulässt (Temperatur bis auf 0,1 Grad und Druck bis auf 0,1 Mikrobar genau). Des Weiteren möchte man mit diesen Daten Informationen über die Masseverteilung von Pluto und Charon erhalten.
Erstmals wendet man diese Technik im Uplink an, da man so auf der Erde ein sehr starkes Signal generieren kann. Bei früheren Missionen wurde immer der Downlink-Weg eingeschlagen, verbunden mit dem Nachteil, dass die Sender in den Raumsonden nur Signale von geringer Stärke erzeugen konnten (die zur Verfügung stehenden „Ressourcen“ auf der Erde sind nun mal um einiges größer).
SWAP
Der Solar Wind Analyzer around Pluto soll geladene Teilchen aus der Atmosphäre Plutos, die vom Sonnenwind mitgerissen werden, detektieren. Damit werden weitere Daten über Plutos Atmosphäre gesammelt und der Sonnenwind in dieser Entfernung zu Sonne studiert. Aus den Ergebnissen sollen auch Rückschlüsse über die Verlustrate der Atmosphäre durch den Sonnenwind möglich sein – vermutet wird eine Verlustrate von 75 kg während des Periheldurchgangs (größte Annäherung an die Sonne … 29,658 Astronomische Einheiten oder 4,43 Milliarden km).
SWAP – Solar Wind Analyzer around Pluto
PEPPSI
Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation – dieser umständlich klingende Name steht für ein Spektrometer, das energiereiche Teilchen oberhalb des Messbereichs von SWAP erfasst. In einem hochvoltigen elektrischen Feld werden über die Ablenkung des Teilchenstroms Energie und Geschwindigkeit von Elektronen, Protonen und Ionen gemessen. Die Messergebnisse sollen in Zusammenwirken mit SWAT weitergehende Rückschlüsse auf die Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und Atmosphäre ermöglichen.
Venetia/SDC
Der Venetia Burney Student Dust Counter ist ein ausschließlich von Studenten der Universitiy of Colorado entwickeltes wissenschaftliches Experiment, das Staubpartikel im interplanetaren Raum außerhalb der Umlaufbahn von Uranus messen soll. Lediglich die Qualitätssicherung wurde durch die NASA durchgeführt.
Der seltsam anmutende Name geht zurück auf die Britin Venetia Burney Phair, die 1930 vorgeschlagen hatte, den kurz zuvor von Clyde Tombaugh entdeckten Planeten „Pluto“ zu nennen.
Der Venetia SDC kann Teilchen von mehr als 10^-12 Gramm Gewicht und 0,5 Mikrometer Durchmesser detektieren. Das Instrument besteht aus einer 46 × 30 cm großen Detektorplatte, die auf der Außenhaut der Sonde angebracht ist, und einer Elektronikbox im Inneren der Sonde.
Der eigentliche Detektor von Venetia
Anordnung der Instrumente an der Raumsonde
2 Darstellungen der Instrumentenanordnung (oben private Webseite gak.it, unten NASA)
Im fünften Teil der New Horizons Reihe wird endlich „geflogen“ – Die Missionsbeschreibung vom Start in 2006 bis heute.
Es ist der 28. Januar 2015 – bis zum Encounter es sind noch 167 Tage!
Bleiben Sie dran 🙂 !
Es wird das Jahr von Pluto – Ausschnitt eines Filmplakats der American Geophysical Union – AGU
Quellen (es ist klar, dass die Bilder und Daten nicht aus meinem Fundus kommen, sondern aus verschiedensten Quellen der Literatur und des Internets stammen – daher hier und auf jeder Seite einfach eine vollständige Liste der Informations- und Bildquellen):
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Wenn das Licht und die Wärme der Sonne versiegten, wäre das Leben bald von unserem Planeten verschwunden. Sonnenlicht wird beispielsweise von grünen Pflanzen absorbiert, in ihnen trifft es auf Chlorophyll und liefert Energie, Wassermoleküle zu spalten und die Photosyntese ablaufen zu lassen. Pflanzen verwenden die Sonnenenergie zum Leben und Wachsen und erzeugen als Nebenprodukt Sauerstoff.
Die Pflanzen wiederum dienen den Tieren als Nahrung,deshalb ist die Photosyntese letztlich die Quelle aller Nahrung. Sowohl der Sauerstoff, den wir einatmen, als auch alles, was wir essen, hängt von der Sonne ab.
Unser Leben hängt also von der Gegenwart der Sonne und ihrer immer gleichen Wärme ab. Wenn nur etwas mehr Sonnenlicht zu uns käme, könnte es unser Wasser zum kochen bringen und die Erde unbewohnbar heiß machen. Schon etwas weniger Licht könnte die Meere gefrieren und die Eiszeiten zurückkehren lassen. Wir erhalten gerade soviel Energie von der Sonne , dass der größte Teil unseres Wassers flüssig ist; anscheinend deshalb konnte sich auf der Erde , aber wohl nirgendwo sonst im Sonnensystem, Leben entwickeln. Die Oberfläche der Venus, die am abendlichen Himmel so langsam im neuen Jahr an Helligkeit gewinnt, ist heiß genug, um Blei zu schmelzen. Wenn es also auf der Venus einmal Meere gab, wären sie längst verdampft. Der Mars ist weiter von der Sonne entfernt als die Erde und jetzt in einer Eiszeit erstarrt.; dort kann es nicht regnen, denn es gibt auf ihm kein flüssiges Wasser. Alle Sterne sind Sonnen und mit unserem eigenen Tagesgestirn verwandt. Die Sonne ist nur einer von über 200 Milliarden Sternen in unserer Galaxis, dem Milchstrassensystem. Und das so riesige All enthält hunderte Milliarden von Galaxien ! Aber die Sonne ist ein besonderer Stern, der einzige , den wir am Tag sehen!!
Der Stern Sonne ist die Quelle alles Lebens auf diesem Planeten. Unsere Erde könnte man 109 mal nebeneinander aufreihen, um auf den Sonnendurchmesser
von rund 1,4 Millionen Kilometern zu kommen. Sie ist im Schnitt 150 Millionen Kilometer oder umgerechnet etwa 8 Lichtminuten von uns entfernt.
Foto: Uwe Bahadir
Die Sonne ist uns 250 000 näher als der nächste Stern. Deshalb ist die Sonne 100 Milliarden heller als jeder andere Stern. Ihre Strahlen liefern genug Licht, um die präzise Untersuchung ihrer chemischen Bestandteile , Magnetfelder und Oberflächenschwingungen zu ermöglichen . Optische Teleskope auf der Erde können Strukturen auf der sichtbaren Oberfläche der Sonne auflösen, die einen Durchmesser von etwa 50 km haben, was etwa der Entfernung von Nördlingen nach Günzburg entspricht. Es ist, als ob man noch aus 10 km Entfernung die Einzelheiten auf einer Euromünze erkennen würde.
Die Auflösung wird aber oft durch Turbulenzen in der Erdatmosphäre gestört und so reduziert sich dabei die Schärfe des Bildes. Deshalb flackern auch nachts die Sterne am Himmel. Es ist gerade so , als schauen wir an einem heißen Tag über eine geteerte Strasse und da verschwimmt das Bild auch. Die genauesten Daten erhält man mittlerweile aus dem Weltraum durch Satellitenteleskope, die durch die Erdatmosphäre nicht gestört sind.
Wir bestehen aus denselben Atomen wie die Sonne , so verrückt das auch erscheint. Unser Körper enthält wie die Sonne mehr Atome vom Wasserstoff als von allen anderen Elementen, aber wir sind aus etwas größeren Anteilen schwererer Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff zusammengesetzt. Wir sollten aber auch die anderen Sterne nicht unterschätzen, denn wir sind alle wahrlich Sternenkinder 🙂 und bestehen zum Teil aus Materie , die noch vor der Geburt der Sonne in alten Sternen gebildet wurde.
Alle Elemente , die schwerer sind als Helium , entstanden vor langer Zeit und in großer Ferne in den „Brenntiegeln“ anderer Sterne. Als sich diese Sterne verbraucht hatten, und ihre kosmische Asche mit großer Kraft ausspieen, wurden schwere Elemente in den interstellaren Raum geschleudert. Aus dieser Materie wurden durch Wiederverwertung Sonne, Erde , wir selbst und alles, was uns umgibt. Das Kalzium unserer Zähne, dass Natrium in unserem Salz uns das Eisen, dass unser Blut rot färbt, stammen alle aus dem Innern von Sternen, die schon vor langer Zeit in ihren Todeskämpfen in den Raum zurückexplodierten.
Der Astronomietag 2015 ist dieses Mal eine Doppelveranstaltung: Am 20. März ist in Deutschland eine partielle Sonnenfinsternis mit 75% Bedeckung zu sehen, am 21. März läßt sich eine Sonnenfinsternis auf dem Jupiter beobachten, wenn der Mond Io seinen Schatten über die Oberfläche des Plantet wandern läßt.
Hier ein Jupiterbild von unserem Sternfreund Hannes (allerdings ohne Sonnenfinsternis):
Falls das Wetter mitspielt werden wir an beiden Tagen auf der Marienhöhe bereitstehen. Bitte schauen Sie kurzfristig vorher auf der Website nach, ob die Veranstaltungen wie geplant stattfinden. Wir berichten wie immer live von den Veranstaltungen.
Am 20. wird ab 9:00 Uhr vormittags jemand zur Verfügung stehen, am 21. mit Einbruch der Dämmerung!
Bitte verfolgen Sie kurzfristige Änderungen hier auf der Webseite!!
Bis bald
Gerald
Inhalt der Pluto/New Horizons Reihe
In insgesamt 6 Episoden soll auf den Webseiten der Rieser Sternfreunde die Mission der Raumsonde New Horizons zum letzten Planeten unseres Sonnensystems Pluto vorgestellt werden (korrekt ist seit 2006: Zwergplanet, aber Planet hört sich doch noch etwas wertiger an). Zur Übersicht hier die Inhalte der einzelnen Episoden (mit Links zum jeweiligen Bericht):
1) New Horizons – Prolog, Vorgeschichte und Planung
2) New Horizons – Die Technik 1
3) New Horizons – Die Technik 2 (aktueller Bericht)
4) New Horizons – Die wissenschaftlichen Instrumente
5) Das Warten hat ein Ende – Die Reise ans Ende unseres Sonnensystems
6) Aus interplanetar wird interstellar!
New Horizons – Die Technik 2
Antrieb und Lageregelung
Das Antriebssystem der Sonde ist in der Lage Kurs- und Lagekorrekturen in begrenztem Maß durchzuführen (wohlgemerkt Korrekturen, keine Funktion in der Start-/Beschleunigungsphase).
Das Antriebssystem besteht aus 16 Korrektur- und Lageregelungsdüsen (4 größere und 12 kleinere, wovon jeweils die Hälfte als Backup dient), die an 8 Stellen am Sondenkörper verteilt sind. Auf der RTG- und Hauptantennenseite sind verständlicherweise keine Düsen zu finden.
MR-111E Monopropellant Rocket Engine (Hydrazin N2H4), 330g
Die meiste Zeit wird die Sonde durch eine Drehbewegung um ihre Achse stabilisiert (’spinstabilisiert‘) – etwa 5 Umdrehungen pro Minute (auch zur Temperaturregelung). Um diese Stabilisierung während der langen inaktiven Flugphase zu ermöglichen, wurde die Sonde vor dem Start genau vermessen und entsprechende Zusatzgewichte angebracht (ansonsten würde irgendwann eine Taumelbewegung einsetzen). Während der experimentellen Phasen (Jupiter, Pluto) und der langen Funkkontakte mit „Mutter“ Erde wird die Sonde mit Hilfe von zwei redundanten Minimized Inertial Measurement Units (MIMU) der Firma Honeywell (je 3 Kreisel und 3 Beschleunigungsmesser) drei-Achsen-stabilisiert fliegen.
MIMU der Firma Honeywell
Für das Antriebssystem stehen 77kg Hydrazin als Treibstoff zur Verfügung, das durch die Abwärme der RTG in flüssiger Form gehalten wird. Der Tank fasst eigentlich sogar 90 kg, aber das Startfenster für die Mission begrenzte die maximal mitzuführende Treibstoffmenge.
Startzeitpunkt und daraus resultierende Flugbahn bestimmen die nötige Geschwindigkeit der Sonde bei Verlassen der Erdbahn. Daraus folgt die notwendige Startrakete inklusive Oberstufe mit ihren Leistungsdaten und diese wiederum führen mit der Forderung nach mindestens 400 m/s Geschwindigkeitsänderung während der Mission dazu, dass letztendlich im Jahr 2006 ein Maximalgewicht der Sonde von 445 kg feststand (bis zum eigentlichen Abheben betrug das Gewicht dann allerdings 478,4 kg – gesteigerte Performance der Atlas).
Damit konnten die Missionsplaner 77 kg Treibstoff in den Sondentank füllen. Das waren 17 kg mehr als nötig und 8 kg mehr als das Team sich erhoffte. Diese 77 kg waren folgendermaßen eingeplant:
– Kurskorrekturen (110 m/s): 22 kg
– Lageänderungen: 29 kg
– geplante Reserven (91 m/s): 17 kg
– ungeplante Reserven (41 m/s): 7kg
(eine Rotationsänderung um 5 U/min verbraucht etwa 0,125 kg)
Für den Aufbau des entsprechenden Drucks auf das Hydrazin wird, wie schon seit Jahrzehnten in der Raumfahrttechnik, Helium verwendet.
Navigation
Für die Bodenkontrolle, wie auch für das autonome Navigieren benötigt die Sonde Informationen über Position, Kurs und räumliche Ausrichtung. Diese Informationen liefern entsprechende Sensoren an Bord (beispielsweise die MIMU, die bis zu 100-mal pro Sekunde abgefragt werden), wie auch Sonnensensoren und Sternkameras (Star Trackers). Die Sonnensensoren dienen als Backup, um die Sonde im Notfall auf die Sonne ausrichten zu können und damit, da die Erde aus großer Entfernung Direkt „neben“ der Sonne zu stehen scheint, eine Kommunikation mit der Erde zu ermöglichen.
Die Star Trackers fotografieren bis zu 10 mal pro Sekunde mit einer Weitwinkelkamera den Sternhintergrund und vergleichen diesen mit einem Referenzkatalog aus 3000 Sternen.
Diese technischen Feinheiten ermöglichen im spinstabilisierten Modus eine Ausrichtungsgenauigkeit von 0,00194 Grad und im drei-Achsen-stabilisierten Modus 0,00137 Grad.
Temperaturkontrolle
Am Rand unseres Sonnensystems ist es kalt. Richtig kalt! Saukalt!!!
Wir sprechen hier von Temperaturen im Bereich von minus 230 Grad Celsius auf der Oberfläche, in den oberen Atmosphärenschichten liegen die Temperaturen bei etwa minus 170 Grad Celsius. Die Temperatur des leeren (Welt-) Raums beträgt minus 270 Grad Celsius!
Egal welchen Wert man nun für den Vorbeiflug annimmt, die Raumsonde muß mit sehr tiefen Temperaturen zu Recht kommen, denn unsere Sonne „heizt“ in dieser Entfernung kaum noch. Wie kann man nun die empfindliche Elektronik und Mechanik betriebsbereit halten – ja sogar dann am Laufen halten, wenn die Sonde mehrere Monate fast ausgeschaltet ist?
Es ist eigentlich ganz einfach: New Horizons muß seine Wärme selbst erzeugen! Dazu steht die Radionuklidbatterie (siehe oben) zur Verfügung, die die elektronischen Geräte mit Energie versorgt. Die bei diesen entstehende Abwärme wird im System gehalten, so dass in der Sonde Temperaturen von 10 Grad bis 30 Grad gehalten werden können. Unterstützt wird dies durch eine Isolierung bestehend aus einer golddurchzogenen Folie und 18 Lagen Kunstfaser (sog. Dacron).
New Horizons eingepackt in Goldfolie, links der RTG
Wird zu wenig (Ab-) Wärme erzeugt (Leistung unter 150 Watt), stehen Heizelemente zur Verfügung, die direkt von der Radionuklidbatterie gespeist werden.
Schon gewusst … ?
zum Ersten!
WIR sind auch dabei!
New Horizons hat einige Erdbewohner „dabei“ – also zumindest deren Namen. Eine CD mit 434.738 Namen von Erdlingen, die sich auf der New Horizons Website registriert haben ist an der Sonde angebracht und fliegt mit in die Weiten des Universums
Send your Name to Pluto – die CD mit den über 400.000 Namen wird angebracht
zum Zweiten!
New Horizons hat ein wakeup-image!
Bis Anfang Dezember konnten die Besucher der offiziellen New Horizons Website eines von zwei wakeup-Images wählen, das dann am Nikolaustag diesen Jahren das offizielle Aufwachbild für die Raumsonde wurde. An diesem Tag wurde die Sonde nämlich zum allerletzten Mal aus ihrem Hibernation-Mode aufgeweckt um für die bevorstehenden Ereignisse vorbereitet zu werden.
Frohes neues Jahr!!!
Es ist der 3. Januar 2015 – bis zum Encounter es sind noch 193 Tage!
Bleiben Sie dran 🙂 !
Quellen (es ist klar, dass die Bilder und Daten nicht aus meinem Fundus kommen, sondern aus verschiedensten Quellen der Literatur und des Internets stammen – daher hier und auf jeder Seite einfach eine vollständige Liste der Informations- und Bildquellen):
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hier meine ersten Versuche in der Astrofotografie am Orion-Nebel
Aufnahmedetails (Einzelbild):
Kamera: Canon EOS 700d
ISO: 12800
Belichtungszeit: 15 Sekunden
Teleskop: Skywatcher 200/1000 BD
Montierung: Skywatcher NEQ6 Pro
Datum: 24.12.2014 gegen 01:00 Uhr
Aufnahmedetails (gestackt):
Kamera: Canon EOS 700d
ISO: zwischen 3200 und 12800
Belichtungszeit: zwischen 15 und 25 Sekunden
Teleskop: Skywatcher 200/1000 BD
Montierung: Skywatcher NEQ6 Pro
Datum: 24.12.2014 gegen 01:00 Uhr
W e i h n a c h t e n !
Ein Gruß zur lichten Weihnachtszeit geht wieder auf die Reise,
hält gute Wünsche stets bereit auf altbewährte Weise.
Das neue Jahr mag möglichst froh und stets gesund Euch leiten,
begrüßt es freudig ebenso, ein Stern soll Euch begleiten.
Die Rieser Sternfreunde wünschen allen Mitgliedern und Freunden
ein frohes Weihnachtsfest und einen guten Rutsch ins neue Jahr 2015.
Darüber hinaus wünschen wir allen Freunden der Astronomie einen klaren Himmel (klarer als dieses Jahr!!!) und viel Freude an den in 2015 kommenden Himmelsereignissen – partielle Sonnenfinsternis im März, Mondfinsternis im September, Erforschung von Pluto im Juli und viele andere mehr.
Die Rieser Sternfreunde
Bildquelle für den Stern von Bethlehem: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e8/Stern_von_Bethlehem_own.png
Inhalt der Pluto/New Horizons Reihe
In insgesamt 6 Episoden soll auf den Webseiten der Rieser Sternfreunde die Mission der Raumsonde New Horizons zum letzten Planeten unseres Sonnensystems Pluto vorgestellt werden (korrekt ist seit 2006: Zwergplanet, aber Planet hört sich doch noch etwas wertiger an). Zur Übersicht hier die Inhalte der einzelnen Episoden (mit Links zum jeweiligen Bericht):
1) New Horizons – Prolog, Vorgeschichte und Planung
2) New Horizons – Die Technik 1 (aktueller Bericht)
3) New Horizons – Die Technik 2
4) New Horizons – Die wissenschaftlichen Instrumente
5) Das Warten hat ein Ende – Die Reise ans Ende unseres Sonnensystems
6) Aus interplanetar wird interstellar!
New Horizons – Die Technik 1
Die Struktur von New Horizons
Energieversorgung
New Horizons hat in etwa die Maße eines Konzertflügels – 0,7 m breit, 2,1 m lang und an der breitesten Stelle 2,7 m. Dazu kommen noch eine 2,1 m Parabolantenne und die etwa 1,2 m lange zylinderförmige Radionuklidbatterie (RTG – radioisotope thermoelectric generator), die mittels radioaktivem Zerfall von Plutonium (10,9 kg) zu Beginn der Mission 285 Watt bei 28 Volt erzeugt. Beim Vorbeiflug an Pluto beträgt die Leistung nur noch 225 W, was auf den radioaktiven Zerfall und damit das Schwinden des Radionukilds zurückzuführen ist.
Endmontage von New Horizons, links der RTG (schwarz)
Die Leistung der RTG wurde so dimensioniert, dass nach dem Vorbeiflug noch 25 Jahre lang genug Energie für alle Systeme erzeugt wird (mindesten 182 W).
Übrigens, auf Photovoltaik beruhende Systeme zur Energieerzeugung (Sonnensegel o.ä.) sind für diese Mission untauglich, da das Sonnenlicht bei Pluto einfach zu schwach ist, um ausreichend Energie erzeugen zu können – die Sonne erscheint auf Pluto nur mehr als ein (heller) Stern unter vielen (Entfernung etwa 5,5 Lichtstunden)!
Das „Panorama“ auf Pluto – zwei künstlerische Darstellungen.
Wie es wirklich aussieht erfahren wir erst im Sommer 2015!
Die Zuverlässigkeit dafür, dass die Sonde in den 10 Jahren der Pluto-Mission alle Anforderungen komplett erfüllen sollte, betrug 0.85. Man ging darüber hinaus sogar davon aus, dass mit einer Wahrscheinlichkeit von 85% die Sonde 16 Jahre lang in einer Entfernung von bis zu 50 AE arbeiten kann. Dementsprechend sind auch die zahlreichen Subsysteme ausgelegt – Struktur, Kreiselsysteme, Antrieb, Stromerzeugung, Kommunikation, Navigation, wissenschaftliche Instrumente.
Elektronik
Die Sonde führt 2 Computersysteme mit – eines für die Durchführung der wissenschaftlichen Experimente und zur Steuerung (Command and Data Handling System), das andere zur Lagekontrolle (Guidance and Control System). Beide Computersysteme sind aus Redundanzgründen doppelt vorhanden, womit New Horizons damit über 4 Rechnersysteme verfügt. Die zugehörigen Prozessoren (Mongoose V 3000, RISC-Prozessoren mit 12 MHz Taktfrequenz) sind strahlungsgehärtet.
Für die Zwischenspeicherung der wissenschaftlichen Daten stehen zwei Flash-Recorder mit je 8 Gigabyte zur Verfügung. Der interne Speicher von 768 Kilobyte beinhaltet eine Reihe von Kommandos, die einen monatelangen autonomen Betrieb der Sonde erlauben (sogenannte Zeitgesteuerte Regeln und Autonomitaetsregeln).
Auch wenn nun manch moderner Zeitgenosse abfällig über diese „Leistungsdaten“ die Nase rümpft, die Leistungsfähigkeit der Rechensysteme reicht für die anstehenden Aufgaben aus. Nicht das umfangreiche Berechnen von Tabellen oder Erstellen aufwendiger Grafiken stehen bei dieser Mission im Vordergrund – Zuverlässigkeit für die „Lebenserhaltung“, Steuerungen und wissenschaftliche Experimente in einer der extremsten Umgebungen haben oberste Priorität.
Kommunikation
Die Sonde kommuniziert mit der Erde über 4 Antennensysteme:
Hauptsystem ist eine 2,1 Meter im Durchmesser messende Parabolantenne über die im X-Band (8-12 GHz) Daten mit einer Übertragungsrate von etwa 300 bis 600 Bit pro Sekunde (in Pluto-Nähe) zur Erde gesendet werden können. Das „downloaden“ eines einzigen Bildes von LORRI (long range reconnaissance imager – Kamera für hochauflösende Aufnahmen) wird dann etwa 12 Stunden dauern, die gesamten Daten des Encounters werden etwa 40 Tage für die Übertragung zur Erde benötigen.
Die 2,1 Meter Parabolantenne
Zum Vergleich: In Jupiternähe konnten Daten noch mit 38 Kilobit pro Sekunde übermittelt werden, ein Standard-ADSL-Anschluss bietet dem Nutzer hierzulande bis zu 16 Megabit pro Sekunde und Glasfaser-Netzwerke bieten Übertragungsraten von bis in den Terabit pro Sekunde-Bereich (das ist dann etwa 1,5 Millionen mal „schneller“).
Eine Übertragung „in Echtzeit“ ist damit nicht möglich, daher werden zum einen die gesammelten Daten in zwei je 64 GBit (8 GByte) großen Flash-Speicherbausteinen zwischengespeichert und erst nach dem Vorbeiflug übertragen. Zum anderen wird bereits während der heißen Phase der Mission fortlaufend übertragen, denn es besteht die nicht zu unterschätzende Gefahr, dass trotz zahlreicher Not-Prozeduren die Sonde beschädigt wird oder ganz ausfällt – die Daten wären unwiederbringlich verloren.
Für den Empfang der eintrudelnden Daten ist das Deep Space Network (DSN) der NASA zuständig. Das DSN ist ein System von mehreren über den Erdball verteilten 70 Meter Empfangsantennen (Goldstone/USA, Canberra/Australien, Madrid/Spanien), die im Bedarfsfall auch zusammen geschaltet werden können um auch sehr schwache Signale detektieren zu können.
Standorte des Deep Space Network mit den jeweiligen Antennensystemen
Da das DSN noch weitere Missionen zu verfolgen hat (etwa die Voyager Sonden – Live-Daten hier: http://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html), muss darüber hinaus die Datenmenge einiger Daten innerhalb eines 10 Tage-Zeitraums um den Encounter ein wenig komprimiert werden (Faktor 20) – auch auf die Gefahr hin, dass die ein oder andere Information verloren geht. Eine Auswahl welche der Daten komprimiert werden können, wird durch die Missionsverantwortlichen getroffen (http://pluto.jhuapl.edu/science/data_collection.php).
Übertragen wird mittels der bereits beschriebenen 2,1 Meter-Parabolantenne, deren Öffnungswinkel (der Sendekeule) nur 0,3° beträgt. Daher ist für die Übertragung eine äußerst genaue Ausrichtung erforderlich, zumal die abgestrahlte Sendeleistung lediglich 12 Watt beträgt (mit Antennengewinn von 42 dB sind das auch nur 1510 Watt).
Zur Veranschaulichung vielleicht folgendes: Wenn die etwa 1500 Watt bei Pluto in einem Winkel von 0,3° abgestrahlt werden, dann misst dieser Strahl – ein wenig Geometrie angewandt – auf der Erde 23.561.998 km im Durchmesser und für die 30 Meter Antennen des DSN bleiben (sehr stark vereinfacht, keine atmosphärische Dämpfung, kein Antennengewinn) gerade mal 2,2*10-15 Watt übrig.
Zum Vergleich: Eine modernde LED-Lampe verbraucht etwa 2 Watt – das ist etwa 900 Billionen Mal mehr! (siehe dazu auch den Bericht von Uwe)
Beispielhaft hier die Empfangsdaten der Kometensonde Rosetta vom 27.11.14 und Voyager 1 vom 30.11.14. Man beachte die empfangene Leistung … 10-20 Kilowatt (=10-17 Watt) bei Rosetta (etwa eine halbe Lichtstunde/500 Millionen Kilometer entfernt) und 10-23 Kilowatt (=10-20 Watt) bei Voyager 1 (etwa 18 Lichtstunden/19,5 Milliarden Kilometer entfernt)
Die anderen Antennensysteme – eine kleinere Parabolantenne mit 30 cm und zwei Rundstrahlantennen auf jeweils entgegengesetzter Seite – dienen der Ausrichtung der Hauptantenne und für Kommunikation, falls die Sonde keinerlei Ausrichtung zur Erde hat.
Zu guter Letzt noch das Neueste – Time to Wakeup !
New Horizons letzte Hibernation Phase neigt sich dem Ende zu, am 6. Dezember ist es soweit: New Horizons wird das letzte Mal aufwachen. Danach beginnt die Phase der Vorbereitung des Pluto Encounters. Bereits im August 2014 wurde durch Mission Control der wakeup-call für den 06.12.14, 15 Uhr EST (eastern standard time, 21 Uhr MEZ) in New Horizons Computer programmiert, 90 Minuten später sendet New Horizons mit einem letzten „Guten Morgen“ seine Bereitschaft für wahrhaft große Ereignisse.
Projektleiter Alan Stern formuliert es so: „We are almost on Pluto’s doorstep and we are ready to go!„
Weiter geht es mit dem zweiten Teil der Technik des „Raumschiffs“ New Horizons (Antrieb, Navigation und Temperaturkontrolle)
Bleiben Sie dran 🙂 !
Es sind noch 225 Tage (Stand: 30.11.14)
Quellen (es ist klar, dass die Bilder und Daten nicht aus meinem Fundus kommen, sondern aus verschiedensten Quellen der Literatur und des Internets stammen – daher hier und auf jeder Seite einfach eine vollständige Liste der Informations- und Bildquellen):
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Es ist zwar schon wieder über einen Monat her, aber meiner Meinung nach ist über diesen Kometen mit dem Namen Siding Spring zu wenig in den Medien berichtet bzw. gezeigt worden. Wahrscheinlich lag es auch mit daran , dass die Rosetta Mission mit Lander Philae schon Wochen vorher mit der Annäherung an den Kometen Tschurjumow-Gerassimenko und während der Landephase von Philae auf „Tschuri“ , alle anderen astronomischen bzw. raumfahrttechnischen Themen überschattete. Na ja, irgendwo auch verständlich, denn sind wir nicht alle gebannt vor den Bildschirmen gehockt und waren überwältigt von der Philae- Landephase auf einem Kometen !? Es war vergleichbar mit dem aufsetzen von Apollo 11 auf dem Mond wo der erste Mensch auf einem anderen Himmelskörper gelandet ist . 🙂
Der US-Marsrover Opportunity nahm am 19.Oktober 2014 diese Ansicht des Kometen Siding Spring am Morgenhimmel des Roten Planeten auf. Foto: NASA
Immerhin war es die dichteste bislang beobachtete Annäherung eines Kometen an einen Planeten. Außerdem nahmen 7 Marssonden den kosmischen Vagabunden ins Visier und lieferten erstmals Detailinformationen über einen „frischen Kometen“ aus der Oortschen Wolke.
Mit der dichten Passage am Mars hatte sich C/2013 A1 , wie er ja auch noch heißt, ausgerechnet den Himmelskörper im Sonnensystem ausgesucht, bei dem die meisten Spähersonden aktiv sind. Der Minimalabstand zur Oberfläche des Roten Planeten betrug nur 136 000 Kilometer.
Zum Zeitpunkt der dichtesten Annäherung des Kometen Siding Spring gelangen der Kamera HIRISE von Mars Reconnaissance Orbiter diese Aufnahmen des Schweifstern. Die Darstellungen unten betonen schwache Bildbereiche und zeigen einen Teil der Koma, der Hülle aus Gas und Staub um den Kern. Der Kern hatte etwa eine Größe von 700 Metern. Foto: NASA/JPL
Neben Mars Express sind es die US-Raumsonden Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter und Maven sowie der indische Mars Orbiter , genannt Mangalyaan. Die beiden letzteren sind Neuzugänge, sie erreichten den Mars erst im September 2014. Auf der Oberfläche des Mars sind noch zwei Rover aktiv. Opportunity und Coriosity. Alle Sonden richteten ihre Instrumente auf den supereiligen Besucher, denn hier bot sich den Forschern eine einmalige Chance .
Siding Spring ist der erste Komet direkt aus der Oortschen Wolke , der aus der Nähe beobachtet werden konnte. Alle anderen bislang von Raumsonden untersuchten Kometen sind kurzperiodische Objekte. Hale-Bopp aus dem Jahre 1997 ist uns allen noch in guter Erinnerung. Er kam auch aus dem Bereich weit jenseits von den Planeten und verschwand auch in derselbigen. In knapp 5000 Jahren kommt er uns wieder besuchen.
Bei Siding Springs haben die Astronomen berechnet, dass seine Bahn , die vermutlich eine extrem langgestreckte Ellipse ist, für einen Sonnenumlauf 1 Million Jahre benötigt !! 🙂
Siding Spring hatte am Mars eine Radialgeschwindigkeit von 36km/s . Zunächst hatte man Angst , dass die ein oder andere Sonde Schaden nehmen könnte durch Teilchen vom Kometen, aber alle Robotersonden kamen unversehrt davon.
Zwei Tage vor der dichtesten Annäherung an den Mars nahm das abbildende UV-Spektrometer an Bord der Sonde MAVEN dieses Bild der Wasserstoffhülle um den Kometen Siding Spring auf. Sie ließ sich bis zu einer Entfernung von 150 000 Kilometern zum Kometenkern nachweisen. Foto: NASA/University of Colorado
Und hier mal ein Größenvergleich zwischen „Tschuri“ und „Siding Spring“:) Graphik: NASA/University of Arizona
