Meldungen Nr. 800-810
vom 20.12.2003 - 3.1.2004
Aktuelle Meldungen / Archiv


Stardusts Kometenpassage ein Riesenerfolg!

Alles hat wie am Schnürchen geklappt: Die kleine NASA-Sonde Stardust (siehe Artikel 808) ist am 2. Januar ohne Schaden zu nehmen durch die Koma des Kometen Wild 2 geschossen, dürfte jede Menge Staubteilchen eingefangen haben und dem Kern bis auf etwa 250 km nahegekommen sein - und die bisher schärfsten Bilder eines Kometenkerns sind bei der Gelegenheit auch entstanden.

Als drei Stunden nach dem Flyby eine erste Pressekonferenz am JPL abgehalten wurde, lagen erst 5 der insgesamt 72 Aufnahmen vor, die rund um die größte Annäherung geschossen worden waren: Der Downlink aller zwischengespeicherten Daten über die 60-cm-Antennenschüssel Stardusts wird insgesamt etwa 30 Stunden und damit noch bis in den 4. Januar (MEZ) hinein dauern, und es lag erst eine kleine Kostprobe vor. Schon jetzt ist aber klar, daß auch die beiden Staubflußmesser und der Staubanalysator CIDA gute Daten aufgezeichnet haben, wobei es die allerersten CIDA-Auswertungen schon »in Tagen« geben könne. Den Staubinstrumenten verdanken wir auch die erste große Überraschung: Die Koma von Wild 2 erwies sich als viel inhomogener als erwartet.

Mit einem sanften Anstieg und Abfall der Staubdichte war gerechnet worden, doch Stardust ist allem Anschein nach durch mindestens 2 dichte Staubjets hindurchgeflogen: Die Daten der Staubdetektoren trafen in mehreren großen Bursts ein. Die Stardust-Chefs sind aber ganz froh, daß sie von diesen Jets - die die Whipple-Schilde der Sonde alle gut abwehren konnten - vorher nichts gewußt hatten: Die hätten sie womöglich so nervös gemacht, daß man eine letzte Bahnkorrektur erwogen hätte, um zwischen den Jets hindurchzufliegen. Und solche Manöver in letzter Minute können auch schiefgehen: Stattdessen lehnte sich die Stardust-Crew nach der vollständigen Programmierung der Sonde und in der Gewißheit einer perfekten Bahn (wobei auch Astrometrie des Kometen mit vier Großteleskopen auf der Erde half) die letzten zwei Tage zurück und harrte der Dinge.

Das erste Bild des Kerns erschien etwa eine Stunde nach dem Vorbeiflug auf den Monitoren - und riß den Chefwissenschaftler Don Brownlee zu einem Kalauer hin, den er sich auch bei der recht lockeren Pressekonferenz nicht verkneifen konnte. Für ihn sind die Bilder »very sublime«, was eigentlich im poetischen Sinne »erhaben« oder »hehr« bedeutet, zugleich aber auf die Anzeichen von Sublimation auf der Kernoberfläche anspielt. Denn die vielen Vertiefungen sind nicht etwa Impaktkrater, da sind sich die Experten schon sicher, sondern die Stellen, wo das Kometeneis in die Gasphase austritt. Mindestens fünf klar definierte Gas/Staub-Jets sind auf den Bildern bei entsprechender Streckung der schwachen Helligkeitswerte zu entdecken, und einige lassen sich direkt individuellen Öffnungen zuordnen.

Der Kern erscheint auf den ersten Bildern überraschend rund, verglichen mit Halleys und Borrellys erdnuß- oder kartoffelförmigen Kernen, aber vielleicht schauen wir zufällig entlang einer Längsachse: Die weiteren Bilder sollten die genaue 3-D-Form erkennen lassen. Auch die Kernalbedo ist noch nicht bestimmt, kann aber nicht sehr stark von den vorher geratenen 3-4% abweichen, denn sonst wären die Aufnahmen nichts geworden. Das beste - noch fehlende - Bild aus dem Moment der größten Annäherung dürfte etwa 30 Meter pro Pixel haben: Noch nie kam eine sehende Raumsonde näher an einen Kometenkern heran, denn als sich Giotto 1992 Grigg- Skjellerup bis auf rund 220 km näherte, war die Kamera leider kaputt, demoliert durch den Halley-Staub sechs Jahre zuvor.

Die Stardust-Mission ist schon jetzt ein voller Erfolg, aber das letzte große Manöver steht natürlich noch bevor: der Abwurf der Kapsel mit dem Aerogel-Staubfänger und dessen Landung in Utah im Januar 2006 - und daß reichlich Staub »im Kasten« sein wird, ergibt sich klar aus den großen Ausschlägen der Staubzähler. Als Stardust letzten Sommer den Punkt seiner Bahn passierte, an dem die Trennung von der Kapsel erfolgen soll, gab es bereits eine detaillierte Generalproble, die problemlos verlief. Die US-Kometenforscher sind nun zuversichtlicher denn je, daß sie in zwei Jahren eine kleine Menge Kometenstaub in ihren Laboren haben werden, die dann noch jahrelang immer neuen Untersuchungsverfahren unterworfen werden kann. Es wird die erste amerikanische Sample Return Mission für planetares Material seit Apollo 17 sein, und das war 1972 ... [3.1.2004]

[810] Quelle: JPL-Pressekonferenz am 3.1.2003 von 0:00-0:54 MEZ via Telefon, dank dieses Tipps der NASA. Links: der Status und das erste Bild, auch als APOD, und erste Artikel von Spaceflight Now (etwas früher), New Scientist, BBC, Fla. Today, CNN, Wash. Post, Space.com, Space Today und Rhein. Post.


Erster chinesisch-europäischer »Double Star«-Satellit im Orbit

Zum ersten Mal sind europäische und chinesische Instrumente gemeinsam auf einer Raumsonde unterwegs: Am Abend des 29.12.2003 MEZ (der Morgen des 30. in China) trug eine Langer Marsch 2C den Satelliten Tan Ce (Sonde) 1 auf eine stark elliptische äquatornahe Umlaufbahn, und in einem halben Jahr soll ihm Tan Ce 2 auf eine polare Ellipsenbahn folgen. Von den insgesamt 16 wissenschaftlichen Instrumenten der beiden Satelliten, die zusammen das Projekt »Double Star« bilden, hat die ESA 8 geliefert: 7 davon sind exakte Nachbauten von Instrumenten, die - jeweils in 4-facher Ausfertigung - bereits seit 2000 auf den Cluster-Satelliten im Weltraum sind (siehe
Artikel 82), das 8. ist eine Neuentwicklung. Die anderen 8 Instrumente sind chinesisch.

Auf TC-1 sitzen fünf, auf TC-2 drei der europäischen Beiträge, die sich die ESA - zusammen mit etwas operationeller Unterstützung der Mission - 8 Mio. Euro kosten ließ: Während der erste Satellit auf einer 28.5°-Bahn zwischen 555 und rund 67'000 km Höhe umläuft, soll der zweite eine 700 x 39'000 km große Ellipse mit 90° Neigung einnehmen. Und die Position der Satelliten wird mit den Orbits der vier relativ dicht zusammen fliegenden Cluster-Satelliten koordiniert: So kann ein bis dato nicht erfaßbares Gesamtbild der komplizierten Prozesse an der Grenze von interplanetarem Raum und Magnetosphäre der Erde beobachtet werden, seien es Disconnection Events im Magnetschweif oder Teilchenflüsse über den Erdpolen. Derart dreidimensional wurden die Ursachen des Weltraumwetters noch nie erforscht.

Ein chinesischer Professor, der schon lange bei Cluster mitarbeitete, hatte die Idee des Double Star als idealer Ergänzung zu den vier Clusters entwickelt und im eigenen Land schließlich durchgesetzt: Es folgte 2001 ein formelles Abkommen zwischen China und ESA. Die amerikanischen Wissenschaftler, die bei diversen Cluster-Experimenten mitmachen, mußten allerdings draußen bleiben: Mißtrauen auf beiden Seiten. Der Start von TC-1 war der siebte chinesische in diesem Jahr, der 75. einer Langer Marsch und der 33. erfolgreiche nacheinander - und der 63. und letzte Weltraumstart des Jahres 2003 weltweit. Für die Langer Marsch war die Apogäumshöhe dabei die bei weitem größte, die jemals erreicht wurde - man kommt in China aus dem Feiern gar nicht mehr heraus ... [3.1.2004]

[809] Links: ein ESA Press Release zum Start, die Homepage von Double Star bei der ESA und Artikel von Spaceflight Now, Xinhua, BBC, Space Today und NetZeitung.


Stardust vor dem Flug durch die Koma von Komet Wild 2

Am 2. Januar 2004 gegen 20:20 MEZ ist es so weit: Die kleine NASA-Sonde Stardust wird durch die Koma des Kometen Wild 2 schießen, etwas von seinem Staub einsammeln und auch in Echtzeit - mit dem deutschen Experiment CIDA! - analysieren, Bilder von Koma und Kern aufnehmen und noch ein paar andere Daten gewinnen. Und 2006 landet dann die wertvolle Fracht auf der Erde, zu der auch einige Staubteilchen interstellarer Natur gehören dürften, die seit dem Start eingesammelt worden sein sollten. Schon seit Mitte November 2003 kann Stardust den Kometen mit seiner Navigationskamera eindeutig sehen: Der präzise Zielanflug hat damit bereits begonnen und ist »drastisch« einfacher geworden als noch vor kurzem befürchtet.

Stardust gehört zum »Discovery«-Programm preiswerter Planetenmissionen und hat - ohne den Start - 166 Mio.$ gekostet. Die Reise dauert sieben Jahre: fünf für den Flug zum Kometen und zwei weitere für die Rückkehr zur Erde. Um auf die Mitnahme großer Mengen Treibstoffs verzichten und die preiswerte Delta 2 benutzen zu können, mußte sich Stardust auf dem Hinweg durch die Schwerkraft der Erde zum Ziel schleudern lassen, auf einer neuen Bahn mit 2½ Jahren Periode: Auf dieser reist sie noch zwei weitere Male um die Sonne, bevor sie sich erneut der Erde nähert und ihre wertvolle Fracht abliefern kann. Und in der Zwischenzeit wird Stardust sozusagen von hinten von Wild 2 - 97 Tage nach dessen sonnennächstem Bahnpunkt - »überholt« und in seiner Koma gebadet, wobei die Sonde bis auf 300±50 km an den Kern herankommen soll.

Gesendet werden soll während fast der gesamten zehn Stunden in der Nähe des Kometen permanent: Lediglich acht Minuten lang rund um die größte Annäherung an den Kern dürfte die Verbindung zur Erde kurz abreißen, weil sich die Sonde gewaltig drehen muß, um den Kern im Bildfeld einer starr montierten Kamera zu halten (wodurch die ebenfalls starre Antenne weggeschwenkt wird). Es ist erst das dritte Mal in der Geschichte der Raumfahrt, nach Giotto 1986 und Deep Space One 2001 (siehe Artikel 340), daß eine Raumsonde mit funktionierender Kamera dicht an einem Kometenkern vorbeigesteuert wird. Die NASA hat heute eine Live-Übertragung ab 20:00 MEZ angekündigt, gefolgt von einer einstündigen Pressekonferenz zum Flyby um Mitternacht MEZ - wieviel in Echtzeit bzw. dann geboten werden wird, bleibt aber offen.

In nur fünf Minuten oder - bei einer Geschwindigkeit von 6.1 km/s relativ zum Kometen - auf einer Strecke von 1800 km sollte alles passiert sein: Im Staubfänger bleiben voraussichtlich tausend größere (und Millionen winzigste) Staubteilchen hängen, CIDA registriert und analysiert ebenfalls tausende Einschläge, ein Staubzähler mißt besonders große Einschläge, die Navigationskamera, die zuvor für den präzisen Anflug auf den etwa 5.4 km großen Kern sorgte, fotografiert diesen mit bis zu 20 Metern Auflösung, und vielleicht läßt sich aus einer ganz leichten Ablenkung von Stardusts Bahn sogar die Masse des Kometenkerns bestimmen. Die Datenfülle ist während des unmittelbaren Vorbeiflugs so groß, daß viele Messungen zwischengespeichert werden müssen und erst in den folgenden Stunden übertragen werden sollen.

Nur der Staubfänger und der deutsche CIDA gelten als primär wissenschaftliche Experimente: Sie machen den Kern der Nutzlast aus. Den Staubfang wird ein sogenanntes Aerogel besorgen, ein bemerkenswertes Material: Es besteht aus Silizium, das aber in eine schwammartige Struktur gebracht wurde, die zu 99% leerer Raum ist - mit 1000-mal geringerer Dichte als Glas. Wenn ein kleines Teilchen mit hoher Geschwindigkeit auf solch ein Aerogel aufschlägt, wird es relativ langsam auf Null abgebremst und hinterläßt dabei einen sichtbaren Kanal im Material, der etwa 200mal so lang ist wie das Teilchen groß. Die 46-kg-Kapsel mit dem Aerogel, die auch andere Fangsubstrate enthält, wird nach der Kometenpassage geschlossen und soll in einem militärischen Areal in Utah weich aufsetzen. Das Datum steht schon seit dem Start fest: der 15. Januar 2006.

Das Experiment CIDA wurde vom mittelständischen Unternehmen von Hoerner & Sulger in Schwetzingen im Auftrag von Max-Planck-Instituten gebaut. Das Meßprinzip dieses Cometary and Interstellar Dust Analyzer ist denkbar einfach, die Auswertung der Messungen dafür um so schwieriger: Es handelt sich, genau wie bei seinen Vorbildern PIA und PUMA der Halleysonden, um ein Massenspektrometer des TOF-Typs, wobei die Abkürzung für »Time of Flight« steht. Das Instrument hält ein Target aus Silber in den Strom der Staubteilchen: Dort schlagen sie auf und werden in ihre einzelnen Moleküle zerrissen. Ein entscheidender Unterschied übrigens zu den Messungen in der Koma des Halleyschen Kometen, wo durch die viel höheren Einschlagsgeschwindigkeiten von 70 bis 80 km/s die Teilchen bis in ihre einzelnen Atome zerfetzt wurden.

Die Moleküle werden beim Einschlag elektrisch aufgeladen: Nun können sie durch ein Gitter beschleunigt werden, wobei jedes Molekülion dieselbe Energie mitbekommt. Die massereicheren Moleküle fliegen nun langsamer als die massearmen: Nach einer weile schlagen zuerst die kleinen, dann die großen Moleküle auf einem Detektor auf. Leider »starten« die Ionen ihren Flug durch das Instrument nicht mit der Geschwindigkeit Null: Vielmehr haben sie eine Anfangsenergieverteilung, die das Signal am Detektor arg verschmieren würde. Abhilfe schafft ein »Reflektor« in der Driftstrecke mit einem elektrischen Feld: Ionen höherer Energie dringen um ziemlich genau soviel tiefer in das Reflektorfeld ein, daß sich die so bedingte Flugzeitverlängerung und die Flugzeitverkürzung durch die höhere Geschwindigkeit gerade aufheben.

Die Ionen werden am Ende in einem Elektronenvervielfacher zeitaufgelöst nachgewiesen: Man erhält ein Flugzeitspektrum, das sich direkt in ein Massenspektrum umrechnen läßt. Das Instrument zeigt also an, wieviele Moleküle welcher Masse aus dem Staubteilchen herausgekommen sind - das Problem ist »nur«, den gefundenen Massen auch die richtigen Moleküle zuzuordnen: Ganz unterschiedliche chemische Verbindungen können praktisch dieselbe Masse besitzen! Bereits unterwegs hatte CIDA eine Handvoll interstellare Staubteilchen analysieren können, und die Auswertung wurde gerade vorgelegt (siehe Artikel 802). Bei Wilds Staub sind es vor allem komplexe organische Moleküle, die den Einfang im Aerogel nicht überstehen, die CIDA nachweisen soll: einer der Gründe, weshalb Stardust-Chef Donald Brownlee das Instrument unbedingt ergänzend an Bord haben wollte. [30.12.2003]

[808] Links: die Homepage von Stardust, eine umfangreiche Pressemitteilung von von Hoerner & Sulger zur Mission, Kometenstaub und insbesondere CIDA und Artikel von AW&ST, Nat'l Geogr., Seattle PI, Guardian und Rocky Mtn. News.


Beagle 2: das große Hoffen auf den 7. Januar ...

Neunmal hätte Beagle 2 seit der Landung vor fünf Tagen (siehe
Artikel 805) bis heute morgen bereits Gelegenheit gehabt, sich entweder über den NASA-Orbiter Mars Odyssey oder das große britische Radioteleskop von Jodrell Bank bei der Erde zu melden, doch noch ist nicht ein einziges noch so schwaches Funksignal empfangen worden. Die Serie erfolgloser Kommunikationsversuche mag fatal an die - letztlich vergebliche - Suche nach dem Mars Polar Lander der NASA vor vier Jahren erinnern, doch etwas ist diesmal anders und läßt derzeit noch hoffen: Weder sind die Funkstrecken via Odyssey und Jodrell Bank prinzipiell besonders gut, noch sind sie im Vorfeld der Mission überhaupt getestet worden. Und die Kontaktversuche mit der einzigen wirklich optimierten Technik können erst am 7. Januar 2004 beginnen.

Denn dann soll zum ersten Mal der Mars Express in geringer Höhe über die vermutete Landestelle fliegen, der mit spezieller - und erprobter - Empfangstechnik für Beagle-Signale ausgestattet ist und auch später das primäre Relais bilden soll. Noch befindet sich der Orbiter auf einer ausladenden Ellipse bis 188'000 km Marsabstand, die am 30.12. durch eine 4-minütige Triebwerkszündung im marsfernsten Punkt von äquatorial auf polar gekippt wurde. Das Apoaretikum wird am 4.1. auf 12'000 km verkleinert - und die Bahn führt am 7.1. um 13:13 MEZ zum ersten Mal in nur 315 km Höhe über die Landestelle. Bereits ab dem 4.1. sollte der Beagle permanent Funksignale abstrahlen, solange es Tag ist: Bisher sendete er - so es ihm gut geht - nur zu genau vorprogrammierten Zeitpunkten. Da sich die Borduhr durch den Landeschock verstellt haben könnte, wurde bereits am 27.12. durch Odyssey blind ein Reset-Befehl an den Lander geschickt.

Zur Herstellung der Funkstrecke führte indes auch das nicht, und die Beagle-Mannschaft im britischen Leicester denkt bereits über weitere (riskantere) Blindkommandos nach, die gegen das eine oder andere denkbare harmlose Fehlerszenario helfen könnten. Zum Beispiel könnten die Solarzellen nicht vollständig ausgeklappt sein und die Antenne teilweise abdecken: Ein erneutes Bewegen ihrer Scharniere wäre vielleicht schon die Lösung. Schon schwerer zu beheben wäre wohl eine extreme Schräglage des Landers, und vielleicht hat ihm auch eine Bruchlandung den Garaus gemacht (immerhin wurde jetzt auf MGS-Bildern der Landeellipse ein 1-km-Krater entdeckt). Ein besonders empfindliches 45-m-Radioteleskop in Stanford sucht seit dem 27.12. - bisher ebenfalls erfolglos - nach extrem schwachen Radioemissionen der Bordelektronik, die trotz starker Abschirmung herausdringen könnten: Dann wüßte man wenigstens, daß das Herz des Beagle noch schlägt ... [30.12.2003]

[807] Links: den neuesten Stand der Beagle-Nachforschungen gibt es aus erster Hand (speziell die Einträge vom 29. und 28. 12.) und zum Mars Express von der ESA (speziell der Status vom 30. und vom 27. 12.), während Spaceflight Now die Entwicklungen protokolliert. Ausgewählte Artikel: Spaceflight Now vom 29., 27. und 25., BBC vom 30., 29. und 28. Dezember, Plan. Soc., Astronomy, New Scientist, Rhein. Post und NetZeitung.


Erster MER »Spirit« vor der Landung

Die Landetechnik der Mars Exploration Rover (
Artikel 675) basiert auf den guten Erfahrungen mit dem Pathfinder: Erst bremsen der Hitzeschild, dann ein Fallschirm und schließlich Airbags, die noch von kleinen Bremsraketen unterstützt werden. Am Morgen (MEZ) des 4. Januar wird es für den ersten der beiden namens Spirit so weit sein: Mit der Berührung der äußersten Atmosphärenschichten des Mars in 128 km Höhe beginnt die kritische EDL-Phase seiner Mission, Entry, Descent & Landing, die 5m45s dauert. 15 Minuten vorher wird bereits die Cruise Stage abgeworfen, die auf der Oberfläche aufschlägt. Im Gegensatz zum stumm seinem Ziel entgegeneilenden Beagle und auch dem unglücklichen Mars Polar Lander von 1999 wird der Lander die ganze Zeit über zwei Miniantennen Tonsignale aussenden, deren Höhe über seinen Zustand - und auch eventuelle Probleme - Auskunft gibt.

Etwa 36-mal je 10 Sekunden lang soll gefunkt werden, und in der letzten Minute vor dem Aufsetzen wird außerdem detailliertere Telemetrie zum Mars Global Surveyor gesendet, der sie aufzeichnet. In den ersten vier Minuten des Atmosphäreneintritts bremst die atmosphärische Reibung mit bis zu 7 g die Geschwindigkeit des noch in einer festen Hülle steckenden Spirit von 5.4 km/s auf 430 m/s - dabei erhitzt sich der Hitzeschild auf bis zu 1500°C. Nun kann, in 8 km Höhe, der Fallschirm entfaltet werden. Zwanzig Sekunden später wirft Spirit den Hitzeschild ab, der den vorderen Teil seiner Schutzhülle bildet, und weitere 10 sec. später entrollt sich ein Kabel aus dem hinteren Teil, der Backshell, um Spirit und seine Landeplattform 20 m tiefer baumeln zu lassen. Nun wird auch ein Landeradar aktiviert, das ab etwa 2.4 km Höhe - 37 Sekunden vor der Landung - den Boden registrieren sollte.

Im Gegensatz zum Pathfinder, der den Windströmungen in der Atmosphäre völlig ausgeliefert war, können die MER dagegen halten, um möglichst senkrecht zu landen. Zum einen besitzen sie eine nach unten schauende Kamera, die drei Bilder mit je 4 Sekunden Abstand schießt, sobald das Radar den Boden erfaßt hat. Durch automatische Bildverarbeitung wird dann eine eventuelle Seitwärtsbewegung erkannt - und wenn sie zu stark sein sollte, springen drei kleine Düsen an der Backshell an und reduzieren die Drift. Auch gegen zu starkes Schwingen des Landers können sie einschreiten. Acht Sekunden vor dem Aufsetzen werden schließlich in 280 m Höhe die Airbags aufgeblasen, und zwei Sekunden später reduzieren Bremstriebwerke die Sinkgeschwindigkeit, die immer noch 75 m/s betrug. 15 Meter über der Oberfläche bleint der Lander in der dünnen Marsluft nahezu stehen.

Jetzt wird das Kabel gekappt, und Lander plus Airbags gehen in freiem Fall zu Boden, den sie nach 3 Sekunden erreichen: Es ist jetzt 5:35 MEZ (Earth receive time) am Morgen des 4.1.2004 bzw. 2 Uhr Nachmittags Mars-Ortszeit an der Landestelle. Mehrere Minuten lang dürften Lander und Airbags nun durch die Gegend hüpfen, wobei der erste Sprung bis zu 15 Meter hoch sein könnte. Während dieser bewegten Phase dürfte der Telemetriestrom unterbrochen sein, danach kurz wiederkommen, doch 10 Minuten nach der Landung geht für Spirit bereits die Erde unter. Ab 12 Minuten nach der Landung sollen Motoren die Airbags einziehen, was etwa eine Stunde dauert. Dann öffnen sich die »Blütenblätter« des Landegeräts: Egal wie der Lander zu liegen kam, die Motoren sind so stark, daß er sich nun automatisch aufrichtet und das Fahrzeug waagerecht steht, und als erstes seine Solarzellenflächen ausklappt.

Im Idealfall könnten noch am Landetag die ersten hochauflösenden Bilder und Spektraldaten des Mini-TES-Instruments die Erde erreichen: Zwar geht schon vier Stunden nach der Landung für Spirit die Sonne über dem Gusev-Krater unter, aber bereits 2½ Stunden nach der Landung soll die Aufnahme des ersten hochauflösenden Panoramabildes beginnen. Mit einigem Glück kommt dann der Orbiter Mars Odyssey noch rechtzeitig vorbei, um die ersten Daten zur Erde zu übertragen: Dann könnten die Bilder schon gegen 11:00 MEZ eintreffen. Wahrscheinlicher ist, daß die Bodenkontrolle - und die Welt - bis zur direkten Übertragung der Daten per X-Band am nächsten Morgen warten muß. Im weiteren Verlauf der Mission soll etwa die Hälfte der Datenflut Spirits direkt zur Erde und der Rest via Odyssey und Global Surveyor gesendet werden.

Bis der Rover von der - von nun an unnützen - Landeplattform rollt und seine große Marsrundfahrt beginnt, werden nach der Landung noch 7 bis 10 Marstage (Sols) vergehen. Zuerst wird sich das Fahrzeug am dritten Tag auf dem Mars aufrichten und mit seinen scharfen Kameras ein detailliertes Farbpanorama der Landestelle im Krater Gusev aus einer höheren Warte liefern, um die sicherste Stelle zum Losfahren bestimmen zu können: Nach Start & Landung ist dies die dritte Missionsphase, die Angst macht. Die Steuerung von Sprit, dem genau drei Wochen später der zweite Rover Opportunity folgen soll, mit einer Landung auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten, wird die Bodenkontrolle schwer auf Trab halten. Zum einen muß jeweils das Arbeitsprogramm für jeweils einen kompletten Sol morgens Marszeit hochgefunkt werden, und die Ergebnisse gibt es erst über 5 Stunden später.

Vor allem aber wird die Tatsache, daß ein Sol 40 Minuten länger ist als ein Erdtag, zu einer äußerst ungesunden täglichen Verschiebung der Arbeitsschichten auf der Erde führen! Das JPL hat sich von Experten für Schlafentzug beraten lassen und tut alles, um das Leben für die in Kalifornien gefangenen »Marsianer« so erträglich wie möglich zu machen. Zum Beispiel gibt es nach jeweils 4 Tagen Marsdienst 3 Tage frei - beim Pathfinder war 30 Tage lang 7 Tage die Woche gearbeitet worden, dann waren alle völlig fertig. Geschlafen werden kann gleich neben dem Kontrollraum, in Räumen, in die kein Licht von außen fällt. Damit völlig durcheinander geratene Mitarbeiter nicht verloren gehen, hängen sogar farbige Wegweiser an den Wänden. Und es gab mehrere intensive Simulationen, bei denen so viel schiefging, daß es auf dem Mars eigentlich klappen müßte ... [30.12.2003]

[806] Quellen: Planetary Report 23 [Nov. 2003] 18-9 + AW&ST 1. + 8. 12. 2003 S. 54-7/55-9. Links: die Homepage der MER, Pressemitteilungen zur vielleicht letzten Bahnkorrektur Spirits am 26.12. vom MER Team, zu den Tönen während EDL vom JPL und zum »25-Stunden-Tag« von Cornell, Science@NASA über die Landestelle, den Krater Gusev, und Artikel von Plan. Soc., AP, CSM, Mercury News, Space.com und Rhein. Post.


Mars Express gesund auf gutem Orbit - aber Beagle schweigt noch

Der Einschuß des Mars Express, der ersten europäischen Raumsonde zu einem anderen Planeten, in einen elliptischen Marsorbit ist am Morgen des 25. Dezember perfekt gelungen, doch von gleichzeitig angekommenen britischen Lander Beagle 2 hat man beim bisher einzigen Kommunikationsversuch nichts gehört. Das braucht aber noch nichts Schlimmes zu bedeuten, denn wenn heute nacht das große britische Radioteleskop von Jodrell Bank nach Signalen des Landers lauschen wird, dürften die Chancen deutlich höher sein als heute morgen beim Überflug des US-Orbiters Mars Odyssey. Der Erfolg des Orbiters und die nagende Ungewißheit über den Ausgang der Landung bestimmten eine mitunter an Drama kaum zu überbietende 10-stündige (!) Veranstaltung der ESA im Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt.

Während die Beagle-Landung immer als völliger Blindflug geplant gewesen war, hätte der Orbit-Eintritt des Mars Express eigentlich in Echtzeit zu verfolgen gewesen sein sollen: Zwar mußte die Hauptantenne während der auf 34 Minuten angesetzten Zündung des Haupttriebwerks von der Erde weggedreht werden, damit die Düse in die richtige Richtung zeigte, doch es sitzen auch zwei kleine Antennen auf der Sonde, die in einen weiten Raumbereich im S-Band strahlen. Die 70-m-Antenne des NASA-Deep Space Network im kalifornischen Goldstone hätte keine Schwierigkeiten gehabt haben sollen, die Trägerwelle einer dieser Antennen zu empfangen und durch deren Frequenzverschiebung durch den Dopplereffekt beim Abbremsen den genauen Verlauf dieses kritischen Manövers zu verfolgen.

Um so größer war der Schock, als das Funksignal beim Zünden den Triebwerks schlagartig verstummte! Minuten später wußten die Flugkontrolleure aber, was passiert war: Die Idee mit dem S-Band-Effekt war erst vor ein paar Wochen in die Planung aufgenommen worden - und man hatte durch ein Versehen die falsche der beiden Antennen benutzt, die nun von der Erde fort sendete! Nun hieß es warten, bis der Orbiter nach dem Bremsmanöver wieder hinter dem Mars hervorkommen würde: Wenn alles geklappt hatte, dann würde er sich auch so gedreht haben, daß die sendende Antenne genau zur Erde zeigte. Um 5:11 MEZ sollte es so weit sein - und fast auf die Sekunde genau war der S-Band-Träger wieder da, und zwar so stark wie erwartet.

Um 5:16 wurde diese freudige Nachricht den zahlreichen Gästen am ESOC überbracht - von Flugdirektor Mike McKay höchstpersönlich, der eine Stunde zuvor auch detailliert von der Panne berichtet hatte. Immer wieder eilten in dieser Nacht Mitarbeiter des Projekts aus dem nur wenige Schritte entfernten Kontrollraum ins Auditorium, um den neuesten Stand mitzuteilen und sich auch mal exklusive Informationen entlocken zu lassen. Vom Flight Operations Director Alan Smith erfuhr MegaLithos Online z.B. bereits um 8:20 MEZ, daß die Bahn des Mars Express offenbar um höchstens ½ Prozent vom Soll abweicht: Das ergab sich zusehends aus den fortgesetzten Dopplermessungen. Erst um 9:49 hatte sich allerdings - genau nach Zeitplan - auch die Hauptantenne Richung Erde gedreht, um wieder Telemetrie im X-Band zu ermöglichen: Alle Gesundheitsparameter des Orbiters scheinen o.k.

Wie es allerdings Beagle 2 ergangen ist, wird man frühestens heute abend gegen 23:45 MEZ erfahren, wenn Jodrell Bank eingehend Richtung Isidis Planitia gelauscht hat - und wenn der Lander wieder stumm bleibt, gibt es am 26. und 27. wieder je einen Odyssey-Überflug und eine Jodrell-Session. Und erst wenn auch der Mars Express selbst, der zum Jahresende seine Bahn drastisch 'tieferlegen' und im Raum kippen soll, Anfang Januar intensiv nach Beagle 2 gesucht und nichts gefunden hat, würde ihn die ESA schweren Herzens aufgeben. Sie hatte viele Probleme mit der britischen Zugabe, und mehrfach schien das Projekt ganz zu scheitern, um dann doch immer wieder die Kurve zu kriegen: Auch deswegen sind die Hoffnungen beiderseits des Kanals auf einen Erfolg auch dieses Teils der Gesamtmission noch lange nicht begraben. [25.12.2003]

[805] Vor Ort im ESOC von 1:30 bis 11:30 MEZ: D. Fischer. Links: ESA, PPARC und OU Press Releases und Artikel von BBC, New Scientist, Fla. Today, AFP, AP, Rh. Post und NetZeitung sowie "Live"-Berichte von Dittié und im Cosmic Mirror zu den Ereignissen des Vormittags - den aktuellen Status verfolgt weiterhin Spaceflight Now, und ein BBC-Artikel nennt alles Mögliche, was der Beagle-Landung schiefgehen konnte ...

Was wurde wirklich aus dem Mars Polar Lander? Die NASA und Bildauswerter eines Geheimdienstes sind sich bis heute nicht einig, ob der Mars Global Surveyor den verschollenen 1999-er NASA-Lander auf der Oberfläche aufgenommen hat, und das auch noch in intaktem Zustand: Space.com.


Riesen-Gravitationslinse beweist Existenz nichtbaryonischer Materie in Galaxienhaufen

Eine Gravitationslinse, bei der die Bilder eines fernen Quasars um bis zu 14.6" auseinanderliegen, ist die erste von rund 80 bisher entdeckten, die das Vorhandensein von nichtbaryonischer Materie im linsenden Galaxienhaufen erzwingt: Bei allen anderen liegen die Bilder am Himmel maximal 7" auseinander, was auch noch mit der baryonischen Materie in den Haufen zu beschreiben wäre. Fälle mit noch größerem Abstand sollten theoretisch extrem selten sein, aber die Entdeckung genau dieses einen Falles paßt zu den Modellen der kosmischen Strukturbildung mit Kalter Dunkler Materie. Sie gelang im Rahmen systematischer Auswertungen der Sloan Digital Sky Survey: Ohne diese gewaltige automatische Himmelsdurchmusterung wäre die Super-Linse vielleicht nie gefunden worden. [25.12.2003]

[804] Quelle: Inada & al., Nature 426 [18.12.2003] 810-12. Links: das Paper als Preprint, ein weiteres großes Paper von Oguri & al., ein SDSS Press Release, eine MPG PM und ein Artikel der NetZeitung.

Die Farbe des Kosmos hat sich stark verändert in den letzten 7 Mrd. Jahren - einst war er im Mittel blau, heute ist er beige (vgl. Artikel 436), weil sich die Sternpopulationen stark verschoben haben: ein ESO Press Release und ein Artikel des Guardian.


Beagle 2 ist alleine unterwegs - perfekte Trennung vom Mars Express

Der kleine Lander hat am 19.12. planmäßig den großen Orbiter verlassen und ist auf seine sechstägige autonome Reise zur Marsoberfläche gegangen: Das nächste Mal hören wird man von ihm frühestens einige Stunden nach der Landung am Morgen des 25.12. Sechs Tage vorher hatte sich der Mars Express so gedreht, daß die Abflugrichtung des Beagle genau stimmte (bereits am 16. hatte es dazu eine kleine Kurskorrektur gegeben), und dann eine Feder freigesprengt - aber erst Stunden später konnte überprüft werden, daß alles tadellos geklappt hatte. Und noch später lieferte eine Visual Monitoring Camera auf dem Mars Express das Beweisfoto: Beagle ist unterwegs!

Einen Tag später änderte der Mars Express selbst erfolgreich seine Flugbahn, so daß er nicht mit dem Beagle zusammen auf den Mars aufschlagen wird. Am Morgen des 25. Dezember 2003 werden nun also nahezu gleichzeitig der Mars Express (siehe Artikel 673) in den Orbit eintreten und Beagle 2 aufsetzen, um 3:52 bzw. 3:54 MEZ. Den seit dem Abwurf vom Orbiter steuer- und kommunikationslos mit 20'000 km/h auf den Mars zu schießenden Lander wird erst ein interner Timer aufwecken. Zunächst wird er mit seinem Hitzeschild von der Marsatmosphäre auf 1600 km/h abgebremst, dann öffnen sich in 200 m Höhe nacheinander zwei Fallschirme, und schließlich sorgen Airbags für ein nicht zu hartes Aufsetzen - eine Technik, die von der erfolgreichen 1997-er Landung des Mars Pathfinder der NASA übernommen wurde. Von der ersten Berührung der Atmosphäre bis zum Aufsetzen vergehen gerade einmal 7½ Minuten.

Im Moment des ersten Aufpralls wird der Fallschirm abgeworfen, so daß er nicht auf dem noch weiter hüpfenden Lander zu liegen kommen kann. Sobald der Beagle dann ruht, klappt er sich wie das Gehäuse einer Taschenuhr auf, was zugleich die Solarzellen innen auf den Deckeln der Sonne aussetzt. Eine direkte Bestätigung der guten Ankunft ist indes nicht möglich: Erst wenn gegen 6:15 MEZ zum ersten Mal der NASA-Orbiter Mars Odyssey über die Landestelle fliegt und dabei Beagles Funksignale aufschnappt, kann mit dem ersten Hinweis auf den Ausgang des gewagten Experiments gerechnet werden. Ein Ausbleiben des Empfangs würde aber noch nicht bedeuten, daß etwas völlig schiefgegangen ist: Es könnte auch eine harmlose Ursache haben. Gegen 8:00 MEZ sollte jedenfalls klar sein, wie der Einschuß des Orbiters geklappt hat.

Um 8:15 MEZ = 18:35 Uhr Mars-Ortszeit bereits gehen am Landeort die Sonne unter und der Beagle schlafen - und erst nach Sonnenaufgang um 21:02 MEZ bzw. 7:02 MaOZ besteht erneut die Chance, mit dem Lander zu kommunizieren. Gegen 23:45 MEZ ist dabei geplant, mit dem großen britischen Radioteleskop von Jodrell Bank direkt nach den Signalen des Beagle zu lauschen; um 8:55 MEZ am 26.12. = 18:36 MaOZ ist abermals Sonnenuntergang an der Landestelle. Es ist also ziemlich unklar, wann mit den ersten Lebenszeichen - geschweigedenn Bildern und anderen Meßdaten - gerechnet werden kann: Das Vorliegen erster handfester Ergebnisse könnte just mit der Ankunft des ersten Mars Exploration Rover zusammenfallen, und konkrete wissenschaftliche Resultate sind erst nach Wochen zu erwarten. [20.12.2003]

[803] Links: ein ESA Press Release zur Abtrennung, die Homepage von Beagle 2, eine PM der Uni Köln zum MaRS-Experiment auf dem Orbiter, Artikel von BBC, Spaceflight Now, New Scientist, Space Today, NetZeitung und Rhein. Post zu den Manövern sowie von der Planetary Society und aus The Independent und dem Observer zur Beagle-Story.


Erste Ergebnisse von Stardust: Besteht interstellarer Staub überwiegend aus Chinonen?

Chinone (englisch: quinones) definiert ein Lexikon als »sehr reaktionsfähige, farbige organische Verbindungen, die sich von aromatischen Dioxy-Verbindungen durch Abspalten von zwei Wasserstoffatomen ableiten und als Ausgangsstoffe für Farben und Arzneimittel Bedeutung haben.« Sauerstofforganische Verbindungen also, Aromate, bei denen zwei Hs im Ring gegen Os ausgetauscht wurden - und laut der aktuellen Interpretation von Messungen eines deutschen Staubanalysators auf einer NASA-Sonde sind sie der dominante Bestandteil jener interstellarer Staubteilchen, die durch das Sonnensystem huschen! Daß man auch zwischen den Planeten interstellaren Staub finden kann, wurde erst vor rund 10 Jahren durch einen anderen deutschen Staubdetektor (auf Ulysses) entdeckt, und nun gibt es die ersten, und wahrlich erstaunlichen, Angaben zu ihrer Chemie.

Verantwortlich ist das Instrument CIDA, der Cometary and Interstellar Dust Analyzer auf jener Stardust-Sonde, die sich gerade ihrem eigentlichen Ziel, dem Kometen Wild 2 nähert: Am 2. Januar wird sie durch dessen Koma schießen und Staub für den Transport zur Erde einsammeln sowie mit CIDA auch direkt vor Ort untersuchen. Doch die lange Reise seit dem Start im Februar 1999 ist auch für den Fang wie CIDA-Untersuchungen des interstellaren Staubes benutzt worden. Das Instrument ist ein Massenspektrometer des Time-of-Flight-Typs: Die Teilchen treffen auf ein Target und werden wegen der hohen Impaktgeschwindigkeit von dutzenden km/s zerrissen, doch einzelne Moleküle bleiben noch halbwegs intakt. Sie werden ionisiert und beschleunigt und fliegen durch das Instrument, wobei die massereicheren später auf einen Detektor treffen als masseärmere. Klingt im Prinzip einfach und ist es eigentlich auch - bis es ans Auswerten der Massenspektren geht!

Denn aus einem vieldeutigen Muster von Massenpeaks muß auf eine zunächst fast völlig unbekannte Chemie geschlossen werden: Eindeutig beweisen läßt sich das Vorhandensein bestimmter Verbindungen fast nie. Aber Stoffklassen lassen sich ausschließen, und das ist bei den interstellaren CIDA-Messungen gelungen: Die Staubteilchen bestehen weder aus Silikaten noch reinen Metallen noch so manchen für vielversprechend gehaltenen organischen Material. Und nur Chinon-Derivate scheinen übrig zu bleiben. Das ist insofern aufregend, weil diese Substanzen in der Biologie eine große Rolle z.B. als Enzyme spielen und einst als Katalysatoren bei der Genese des Lebens auf der Erde geholfen haben könnten, in deren chemischem Verständnis noch große Lücken klaffen. Leider dürften die von Stardust zum Transport eingefangenen interstellaren Teilchen ziemlich demoliert sein: Die CIDA-Daten könnten vorerst einzigartig bleiben. [20.11.2003]

[802] Quelle: Krueger & al., Rapid Communications in Mass Spectrometry 18 [2004] 103-11. Links: die Homepages von Stardust und CIDA, eine (vom Autor geschriebene) detaillierte von Hoerner & Sulger PM zu Stardust & CIDA sowie Wash. Univ. und PPARC Press Releases zum Wild-Encounter.


Sägen am Konkordanz-Modell der Kosmologie?

Vor spätestens drei Jahren schien schon alles klar zu sein, und die Daten des Satelliten WMAP haben es Anfang dieses Jahres noch einmal nachdrücklich bestätigt: Wir scheinen die Anteile der fundamentalen Bestandteile des Universums erstaunlich gut zu kennen (siehe Artikel
265 und 606), auch wenn uns die Natur von Dunkler Materie und Energie noch unbekannt ist. Die dominante Rolle der »Dunklen Energie« im Kosmos scheint damit außer Frage zu stehen, und die entsprechenden WMAP-Messungen hat Science nun gar zum wissenschaftlichen »Durchbruch« des Jahres 2003 gekürt. Doch es gibt eine Minderheit von - meist französischen - Kosmologen, die lesen das Universum ganz anders. Und glauben nun mit Hilfe des ESA- Röntgensatelliten XMM-Newton bewiesen zu haben, daß die Dichte des Universums kritisch ist, also Omega-M ungefähr 1 - womit es keine Dunkle Energie gäbe, Omega-Lambda = 0.

Die Papers sind allesamt schwer zu lesen, wegen ihrer potenziellen Konsequenzen aber durchaus bedenkenswert - doch das moderne »Konkordanz-Modell« der Kosmologie stoßen sie noch lange nicht vom Sockel. Seit über einem Jahrzehnt bemühen sich die Autoren in wechselnden Teams, die Gesamtdichte Omega-0 möglichst direkt aus der zeitlichen Entwicklung von Galaxienhaufen abzulesen: Dieser Wert war noch bis etwa 1997 völlig offen, doch seither häufen sich die Indizien für Omega-M << 1, mit einem Wert von höchstens 0.3 (siehe z.B. Cosmic Mirror # 68), was angesichts gleichzeitig wachsender Sicherheit, daß der Kosmos flach ist (Omega-0 = 1) ein großes Omega-Lambda erzwingt. Aber nicht für unsere Autoren.

Für sie ist die Röntgenemission des heißen Gases in Galaxienhaufender Schlüssel, denn daran ließe sich ihre Evolution mit der Rotverschiebung viel sicherer ablesen als aus Beobachtungen im Optischen voller Störeffekte. Bereits ältere Röntgendaten schienen Mitte der 90er Jahre besser zu einem kritisch dichten (Einstein-de Sitter-)Universum als zu einem mit kleinem Omega-M zu passen, und aktuelle Beobachtungen von XMM-Newton an 8 besonders fernen Galaxienhaufen sollen diesen Schluß nun stark untermauert haben. Diese Messungen dieses Satelliten wie auch von Chandra zeigen demnach eine Entwicklung der Beziehung zwischen Temperatur und Leuchtkraft mit der Rotverschiebung, was - in die seit Jahren erarbeiteten Gleichungen eingesetzt - eindeutig zeigen soll, daß Omega-M zwischen 0.85 und 1 liegt! Lediglich extreme ad-hoc-Annahmen über die Physik von Galaxienhaufen würden das Konkordanz-Modell noch retten.

Aber widerspricht diese Schlußfolgerung nicht eklatant allen anderen kosmologischen Messungen? Das haben unsere Autoren schon vor Monaten zu beantworten versucht: »Ihre« Kosmologie mit hohem Omega-M = 1 und keinem Omega-Lambda wäre danach insbesondere mit den CMB-Messungen von WMAP verträglich und würde sie teilweise sogar besser erklären als das Konkordanz-Modell. Wenn man bestimmte denkbare Annahmen über die Inflationsphase des Urknalls mache und die Hubblekonstante nur 46 km/s/Mpc betrüge. Gerade letzteres gilt aber heute als völlig ausgeschlossen: Alle Welt »weiß«, daß der Wert mindestens 70 beträgt (vgl. Artikel 179), und die Argumente unserer Autoren, vielleicht hätten sich ja jede Menge Fehler verschworen, um den in Wirklichkeit viel kleineren Wert zu verschleiern, klingen arg an den Haaren herbeigezogen.

Gegen die Ia-Supernovae schließlich, deren geringere scheinbare Helligkeit bei hohen Rotverschiebungen 1998 der erste starke Hinweis auf Omega-Lambda > 0 war und dies heute eindeutiger denn je ist (vgl. Artikel 248 und 686), fällt ihnen überhaupt kein Argument ein: Sie schreiben sogar, daß »das Hubble-Diagramm ferner Ia-Supernovae der einzige direkte Beleg für eine Kosmologische Konstante ungleich Null bleibt.« Doch das reicht ihnen nicht, weshalb »ein Einstein-de Sitter-Universum noch nicht ausgeschlossen« - und außerdem physikalisch irgendwie schöner - sei. Stärken die XMM-Daten diese Zweifel einer Minderheit? Es ist nun an anderen Experten für die Röntgenevolution von Galaxienhaufen, den Messungen und die Interpretationen nachzugehen ... [20.12.2003]

[801] Links: Papers von Lumb & al. und Vauclair & al. zu den XMM-Daten und ihrer Bedeutung und von Blanchard & al. zur Neuinterpretation der WMAP-Daten, ein ESA Press Release über die beiden ersten Papers und ein Physics Web-Artikel dazu (der aber nicht realisiert, daß beide Papers aus derselben Gruppe stammen). Weitere Quellen: Oukbir & Blanchard, A&A 262 [1992] L21-4, Oukbir & Blanchard, A&A 317 [1997] 1-13 und Oukbir & al., A&A 320 [1997] 365-77 zur Vorgeschichte.

Mehr Links: Science zum "Durchbruch 2003" und ein Press Release und Artikel von BBC, Guardian und NetZeitung dazu sowie Papers von Wright über die Bedeutung von WMAP und von Peebles über die offenen Fragen der Kosmologie (an Omega-M << 1 hat er aber keinerlei Zweifel mehr) und ein Vortrag von Hawking (als PDF-File) über das Wesen des Alls, das ihm nicht recht gefällt ...

Die letzte Unsicherheit der Hubble-Konstanten mit Hubble bekämpfen wollen Astronomen mit den Fine Guidance Sensors des Weltraumteleskops, die zu besonders präziser Astrometrie taugen (siehe Artikel 756) - und mit denen man die Parallaxen galaktischer Cepheiden ganz direkt messen (und so den lästigen Schritt über die LMC völlig umgehen) können sollte: McDonald Obs. Press Release.


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