Flugplan der Raumsonde Dawn für Annäherung an Ceres wird festgelegt
Die Missions-Manager haben jetzt den Zeitplan für die Annäherung der Raumsonde Dawn an den Zwergplaneten Ceres festgelegt. Seit September 2012, als Dawn den Asteroiden Vesta verließ, kreuzt die Raumsonde im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter in Richtung Ceres, dem größten Objekt in dieser Zone.
Ceres stellt einen eisigen, möglicherweise auch wässrigen Gegenpol zur trockenen Vesta dar, bei der die Raumsonde Dawn fast vierzehn Monate verbrachte. Vesta und Ceres sind zwei der größten noch erhaltenen Protoplaneten - Objekte, die es fast zu Planeten geschafft hätten und die den Forschern Aufschluss über die Bedingungen zur Planeten-Bildung in der Frühzeit des Sonnensystems geben können.
Wenn Dawn in die Umlaufbahn von Ceres einschwenkt, wird es die erste Raumsonde sein, die zwei Destinationen jenseits der Erde umkreist.
Bob Mase, Projektmanager von Dawn beim JPL sagte:"Die Choreographie für den Flugplan um Ceres wird sehr ähnlich der Strategie sein, die erfolgreich bei Vesta verwendet wurde. Forscher können dann direkte Vergleich zwischen diesen beiden Giganten des Asteroidengürtels machen."
Zum Auftakt wird das Team mit der Annäherung Ende Jänner 2015 beginnen. Einen Monat später wird Ceres für die Raumsonde groß genug sein für Aufnahmen, die zur Navigation verwendet werden können. Dawn wird Ende März oder Anfang April bei Ceres ankommen - oder genauer gesagt, wird sie von Ceres` Schwerkraft eingefangen werden.
Die Raumsonde wird eine erste vollständige Charakterisierung von Ceres gegen Ende des Monats April aus einer Höhe von rund 13.500 Kilometern über der eisigen Oberfläche machen. Dann wird sich die Sonde auf einer spiralförmigen Bahn nach unten auf eine Höhe von 4430 Kilometern begeben um noch mehr wissenschaftliche Daten aus der Umlaufbahn empfangen zu können. Diese Phase wird 22 Tage dauern um eine globale Sichtweise von Ceres zu erhalten. Mit der Framing Camera werden dann globale Karten von Ceres im sichtbaren Licht und mit dem Infrarot-Mapping Spektrometer (VIR) im infrarotem Licht gemacht.
Dawn wird dann seinen Weg weiter nach unten auf einer spiralförmigen Bahn fortsetzen, bis die Sonde eine Höhe von 1 480 Kilometer erreicht hat. Und im August 2015 beginnt die zweimonatige Phase namens High-Altitude Mapping Orbit (HAMO). Während dieser Phase werden weiterhin globale Karten mit dem VIR und der Framing Camera gemacht; allerdings mit höherer Auflösung. Die Raumsonde wird auch Aufnahmen in âStereoâ machen, um die Oberfläche in 3-D darstellen zu können.
Dann, nach einer weiteren Absenkung der Sonde, wird Dawn Ende November seine engste Umlaufbahn um Ceres in einer Höhe von 375 Kilometern erreichen. Der Low-Altitude Mapping Orbit (LAMO) kann beginnen und wird drei Monate dauern. Dawns Gammastrahlen-und Neutronendetektor (GraND) kommt dann zum Einsatz und auch Schwerkraft-Messungen werden durchgeführt.
GraND soll das Vorkommen von Elementen in oberflächennahen Schichten erforschen. Das Schwerkraft-Experiment will die unterschiedliche Anziehungskraft des Zwergplaneten messen, und zwar anhand der Veränderungen in der hochpräzisen Funkverbindung zu NASAs Deep Space Network auf der Erde.
Bei der geringen Höhe des Low-Altitude Mapping Orbit beginnt Dawn mit der Methode des Pointing Control, die von den Ingenieuren "Hybrid"- Modus genannt wird, weil es eine Kombination nutzt, die aus den Reaktionsrädern und den Triebwerken besteht, welche die Raumsonde gezielt ausrichten werden. Bis zu dieser letzten Missionsphase verwendet Dawn nur die kleinen Schubdüsen, die als Brennstoff Hydrazin verwenden, welche Orientierung und Zielrichtung steuern.
Obwohl es möglich wäre, Ceres komplett mit diesen Jets zu erkunden, wollen die Missions-Manager wertvollen Treibstoff zu sparen. Daher werden für die niedrigste Umlaufbahn zwei der Reaktionsräder für das Anpeilen verwendet und zwei der Gyroskop-Geräte werden die Triebwerke unterstützen.
Im Jahr 2011 hat das Dawn-Team die Vorbereitungen für den Hybrid-Modus getroffen, aber er wurde für die Vesta-Mission nicht benötigt. Erst als die zweite (von den vier) Reaktionsrädern eine starke Reibung entwickelte, als die Sonde im Jahr 2012 Vesta verlassen hatte, haben Missions-Manager beschlossen, den Hybrid-Modus bei Ceres zu verwenden. Um zu überprüfen, dass diese Technik funktioniert, haben Ingenieure einen 27-Stunden-In-Flight-Test des Hybrid-Modus durchgeführt und es funktionierte wie erwartet.
Natürlich haben die Missionsplaner einige zusätzliche Tage in den Zeitplan eingebaut, um die kleine Unsicherheit in der Effizienz der Solarzellen in einer so großen Entfernung von der Sonne zu berücksichtigen.
Die Solarzellen liefern Strom für den Ionenantrieb und zusätzlich für das Betriebssystem und die Instrumente. Die Missionsplaner müssen auch mögliche Variationen im Schwerefeld von Ceres berücksichtigen, welche bis jetzt nicht genau bekannt sind. Genaueres weiß man erst, wenn die Raumsonde Messungen vor Ort durchführt.
Ab dem 27. Dezember wird Dawn dem Zwergplaneten Ceres näher sein, als sie es Vesta je war.
Das wird sehr sehr spannend werden, wenn Ceres, dieser alte riesige eisige Protoplanet uns seine Geheimnisse offenbart, sagte Christopher Russel, Projektleiter von Dawn.
Während Ceres viel größer ist als die Asteroiden-Kandidaten, zu denen die NASA Menschen senden will, sind dennoch viele dieser kleinen Objekte durch Kollisionen mit größeren Asteroiden wie Ceres und Vesta entstanden. Es ist daher von großem Interesse, die Natur jener kleiner Asteroiden zu ergründen, die durch Kollisionen mit Ceres entstanden sind. Diese könnten ganz anders beschaffen sein, als die kleinen steinigen Asteroiden die mit Vesta in Verbindung gebracht werden.
8. Dezember 2013/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
