10. Juli 2015

Plu­to "haut­nah" - NA­SA-Son­de New Ho­ri­z­ons am Ziel

New Ho­ri­z­ons er­reicht Plu­to und Cha­ron
Bild 1/4, Credit: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (JHUAPL/SwRI).

New Horizons erreicht Pluto und Charon

Am 14. Ju­li 2015 er­reicht die NA­SA-Raum­son­de New Ho­ri­z­ons den Zwerg­pla­ne­ten Plu­to und des­sen Be­glei­ter Cha­ron. Zum ers­ten Mal wird ein Ob­jekt im Kui­per-Ed­ge­worth-Gür­tels des Son­nen­sys­tems aus nächs­ter Nä­he er­forscht. New Ho­ri­z­ons wird in et­wa 12.500 Ki­lo­me­ter Hö­he über die bei­den ei­si­gen Wel­ten flie­gen, so wie in die­ser künst­le­ri­schen Dar­stel­lung vor­weg ge­nom­men.
New Ho­ri­z­ons sen­det ers­te Ein­drücke von der Far­be Plu­tos
Bild 2/4, Credit: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (JHUAPL/SwRI).

New Horizons sendet erste Eindrücke von der Farbe Plutos

Am 14. Ju­li 2015 wird die NA­SA-Son­de New Ho­ri­z­ons den Zwerg­pla­ne­ten Plu­to er­rei­chen. Be­reits aus 15 Mil­lio­nen Ki­lo­me­tern Ent­fer­nung zei­gen die Auf­nah­men des Te­le­skops LOR­RI an Bord von New Ho­ri­z­ons, die mit Far­b­in­for­ma­tio­nen des Ka­me­ra­sys­tems Ralph kom­bi­niert wur­den, über­ra­schend vie­le De­tails auf der Ober­flä­che von Plu­to und sei­nem Be­glei­ter, dem Mond Cha­ron. Plu­to hat ei­nen Durch­mes­ser von et­wa 2380 Ki­lo­me­tern, Cha­ron von et­wa 1200 Ki­lo­me­tern. Die Bild­da­ten wur­den zwi­schen dem 23. und 29. Ju­ni 2015 auf­ge­nom­men.
Plu­tos Nor­den in Far­be - der Zwerg­pla­net "trägt" röt­li­ches Braun
Bild 3/4, Credit: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (JHUAPL/SwRI).

Plutos Norden in Farbe - der Zwergplanet "trägt" rötliches Braun

Astro­no­men konn­ten mit erd­ge­stütz­ten Auf­nah­men und den Bil­dern des Hub­ble Welt­raum­te­le­skops bis­her nur ei­nen sehr va­gen Ein­druck von der Ober­flä­che Plu­tos be­kom­men. Die­se ers­te Kar­te der Nord­halb­ku­gel Plu­tos aus Da­ten von New Ho­ri­z­ons, die wäh­rend der An­nä­he­rungs­pha­se aus mehr als zehn Mil­lio­nen Ki­lo­me­ter Ent­fer­nung auf­ge­nom­men wur­den, zeigt den Zwerg­pla­ne­ten an­nä­hernd in Echt­far­ben. Für die Ani­ma­ti­on links wur­den hoch­auf­lö­sen­de Schwarz­weiß­bil­der des Te­le­skops LOR­RI ver­wen­det. Die Kar­ten­pro­jek­ti­on rechts bein­hal­tet Far­b­in­for­ma­tio­nen des Ka­me­ra­sys­tems Ralph. Für die mitt­le­re Ani­ma­ti­on wur­den bei­de Da­ten­sät­ze zu­sam­men­ge­fügt.
Ein win­zi­ger, wan­dern­der Licht­punkt: Die Ent­de­ckung Plu­tos
Bild 4/4, Credit: Lowell Observatory.

Ein winziger, wandernder Lichtpunkt: Die Entdeckung Plutos

Je­des Schul­kind in den USA lernt die Ge­schich­te der Ent­de­ckung Plu­tos: Der ame­ri­ka­ni­sche Astro­nom Per­ci­val Lo­well (1855 - 1916) sag­te auf­grund von Bahn­stö­run­gen des Nep­tun 1905 die Exis­tenz ei­nes neun­ten Pla­ne­ten vor­aus. Elf Jah­re lang ver­such­te Lo­well die­sen Him­mels­kör­per auf­zu­spü­ren. Die Ent­de­ckung war ihm je­doch nicht mehr ver­gönnt. Das ge­lang erst 14 Jah­re nach Lo­wells Tod ei­nem jun­gen wis­sen­schaft­li­chen As­sis­ten­ten na­mens Cly­de Tom­baugh. Er be­ob­ach­te­te in Flag­staff (Ari­zo­na) am Lo­well-Ob­ser­va­to­ri­um - nun be­nannt nach dem be­rühm­ten Astro­no­men, der hier wirk­te - im Win­ter von 1929 auf 1930 über vie­le Wo­chen je­nen Qua­dran­ten des Nacht­him­mels, in dem der Pla­net ver­mu­tet wur­de – ehe er mit ei­nem so ge­nann­ten Blink-Kom­pa­ra­tor der Fir­ma Carl Zeiss aus Je­na am 18. Fe­bru­ar 1930 auf zwei fo­to­gra­fi­schen Plat­ten den wan­dern­den Licht­punkt ent­deck­te. Be­kannt ge­ge­ben wur­de die Ent­de­ckung am 13. März - dem Ge­burts­tag Lo­wells.

DLR fördert deutsche Wissenschaftler beim Radioexperiment REX

Nach einer neuneinhalb Jahre langen Reise ist die NASA-Raumsonde New Horizons am 14. Juli 2015 um 13.50 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit und etwa 4,8 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt am Zwergplaneten Pluto vorbeigeflogen. Es war das erste Mal, dass der ehemals "neunte Planet" des Sonnensystems Besuch bekam und aus der "Nähe" - sprich aus rund 12.500 Kilometern Distanz, das ist weniger als ein Erddurchmesser - erforscht werden konnte.

Während der Vorbeiflugphase werden sieben wissenschaftliche Experimente Fotos, Spektren und physikalische Messwerte aufzeichnen: Neben drei optischen Geräten - dem UV-Spektrometer Alice sowie den hochauflösenden Kamerasystemen LORRI und Ralph -, befinden sich zwei Plasma-Instrumente (PEPSSI und SWAP), ein Staubdetektor (Venetia) und ein Radioexperiment (REX) an Bord. REX wird mit Radiowellen die Atmosphären sondieren, die Oberflächentemperaturen und die Einzelmassen von Pluto und Charon bestimmen. Es ist das einzige Instrument auf New Horizons, an dem mit den Planetenforschern des Rheinischen Instituts für Umweltforschung an der Universität zu Köln deutsche Wissenschaftler beteiligt sind.

Das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat die Beteiligung von Dr. Martin Pätzold an dem REX-Experiment mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. "Als so genannter Co-Investigator führen wir zwei Experimente während des Vorbeiflugs von New Horizons an Pluto durch", berichtet Pätzold, der die heiße Phase der Mission am Applied Physics Laboratory (APL) der Johns-Hopkins-Universität in Laurel (Maryland) in den USA erlebt, das die Mission für die NASA durchführt und steuert. "Wir messen Oberflächentemperaturen von Pluto und seinem Mond Charon im Mikrowellenbereich. Und wir wollen die individuellen Massen und Dichten von Pluto und Charon direkt bestimmen. Masse und Dichte geben wichtige Hinweise auf den inneren Aufbau von planetaren Körpern und ihre Entstehung", so Pätzold weiter.

Mit REX wird auch erstmals ein Experiment durchgeführt, bei dem Radiosignale von der Erde zur Raumsonde gesendet werden - üblicherweise werden Signale analysiert, die von einer Sonde zur Erde gefunkt wurden. Dieses Mal soll eine Ablenkung und Schwächung der Signale, die von der Erde durch eine möglicherweise dünne Atmosphäre von Pluto und Charon beeinflusst und dann von REX aufgezeichnet werden, Aufschluss über Temperatur und Druck der Atmosphäre in der Nähe der Oberflächen geben.

Eisige Körper, Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt

"Der etwa 2310 Kilometer große Pluto sowie sein naher und etwas kleinerer Begleiter Charon stellen für die Planetenforschung eine noch fast unbekannte Welt dar. Aus diesem Grund werden die Bilder und Messungen von New Horizons von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt mit Spannung erwartet", verdeutlicht Prof. Tilman Spohn, Direktor des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin.

Mit den Fotos erhoffen sich die Wissenschaftler, die Geologie von Pluto und Charon sowie die zugrunde liegenden Prozesse zu verstehen. Außerdem werden die Bestandteile der Oberfläche geochemisch und mineralogisch analysiert und die hauchdünne Atmosphäre aus verdampfenden Eisverbindungen untersucht. Aus geophysikalischen Messungen soll der innere Aufbau des Doppelkörpersystems Pluto-Charon entschlüsselt werden.

"Dies macht Pluto sogar zu einem Objekt für die Suche nach ökologischen Nischen, in denen die Entwicklung von einfachen Lebensformen vorstellbar wäre", sagt DLR-Planetenforscher Spohn, und ergänzt: "Pluto ist das größte bekannte Objekt des so genannten Kuiper-Edgeworth-Gürtels, einer Zone von eisigen Körpern jenseits der Bahn des Neptun in fünf bis zehn Milliarden Kilometern Entfernung zur Sonne. Ähnlich den Asteroiden und Kometen sind diese 'Eiszwerge' seit ihrer Entstehung vermutlich kaum durch geologische Prozesse verändert worden. Wie der Komet 67P 'Tschuri', den wir im Moment mit der Sonde Rosetta untersuchen, könnte uns Pluto also viel über die früheste Zeit des Sonnensystems verraten!"

Ein Einschwenken in eine Umlaufbahn ist allerdings wegen der extrem hohen Geschwindigkeit von rund 50.000 Stundenkilometern, mit der sich New Horizons Pluto nähert, technisch nicht möglich.

Das APL geht davon aus, dass die ersten Bilder von Pluto und Charon aus nächster Nähe am 15. Juli 2015 zur Verfügung stehen. Wegen der langen Signallaufzeit im Funkverkehr mit der Sonde von fast viereinhalb Stunden für die einfache Wegstrecke wird es aber noch über ein Jahr dauern, ehe alle wissenschaftlichen Aufzeichnungen aus dem Bordcomputer zur Erde übertragen sind.

  • Die schnellste Raumsonde, die je unterwegs war

    New Horizons startete am 19. Januar 2006 von Cape Canaveral (Florida). Am 28. Februar 2007 wurde die knapp 500 Kilogramm schwere Sonde durch einen Nahvorbeiflug am Jupiter auf ihre endgültige Reisegeschwindigkeit beschleunigt: Danach entfernte sie sich mit 83.600 Kilometern von der Sonne. Der Vorbeiflug an Pluto und Charon wird mit einer relativen Geschwindigkeit von 50.400 Stundenkilometern erfolgen - damit ist New Horizons die schnellste Raumsonde, die je im Sonnensystem unterwegs war. Pluto ist von der Erde wie die ebenfalls weit entfernten Planeten Uranus und Neptun mit dem bloßen Auge nicht zu sehen. Die Internationale Astronomische Union ordnete 2006 das Planetensystem neu und stufte Pluto als Zwergplanet ein, hauptsächlich wegen des Arguments, dass sich auf seiner Bahn möglicherweise noch weitere Körper befinden, die Pluto mit seiner Schwerkraft noch nicht "aus dem Weg" geräumt hat, wie es bei den anderen acht "klassischen" Planeten der Fall ist. Bereits im Januar 2015 hat New Horizons mit den Beobachtungen von Pluto und Charon begonnen. Der Zwergplanet hat insgesamt fünf Monde - von dem gesamten Pluto-System gibt es bislang allerdings nur wenige aussagekräftige Teleskopbeobachtungen und einige Bilder des Hubble-Weltraumteleskops.

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