Huygens vor Abstieg zum Titan

Ein Jahr nach der Ankunft von Mars Express beim Roten Planeten haben die mächtigen Gesetze der Himmelsmechanik zur Folge, daß ein herausragendes Ereignis der ESA im fernen Weltraum erneut auf Weihnachten fällt.

Nach einer 7-jährigen Reise durch das Sonnensystem steht in 1,25 Milliarden km Entfernung von der Erde die Abtrennung der ESA-Sonde Huygens vom Cassini-Orbiter und ihr Eintritt in eine ballistische Abstiegsbahn zum Titan bevor, dem größten und geheimnisvollsten Mond des Saturn, in dessen Atmosphäre sie am 14. Januar eintauchen wird. Dann wird diese einzigartige Umgebung, von der angenommen wird, daß ihre Chemie stark der der Erde kurz vor Beginn des Lebens vor rund 3,8 Milliarden Jahren ähnelt, erstmals vor Ort von einem künstlichen Objekt erforscht.

Das Sondenpaar Cassini-Huygens, eine Gemeinschaftsmission der NASA, der ESA und der italienischen Raumfahrtagentur (ASI), wurde am 15. Oktober 1997 gestartet. Nach knapp sieben Jahren und mehreren Vorbeischwungmanövern an der Venus, der Erde und am Jupiter trat der Cassini-Orbiter mit der an seiner Seite befestigten Huygens-Sonde am 1. Juli dieses Jahres in eine Umlaufbahn um den Saturn ein und begann mit seiner Erkundung des Ringplaneten und seiner Monde, die mindestens vier Jahre dauern soll. Der erste ferne Vorbeiflug an Titan am 2./3. Juli lieferte Daten über die Atmosphäre des Mondes, die von den beim ersten nahen Vorbeiflug am 26. Oktober in 1 174 km Entfernung gesammelten Daten bestätigt wurden; diese Angaben wurden zur Validierung der Eintrittsbedingungen für Huygens verwendet. Für den 13. Dezember ist ein zweiter naher Vorbeiflug des Sondenpaares an Titan in 1 200 km Entfernung geplant, bei dem im Hinblick auf den Atmosphäreneintritt der Sonde zusätzliche Daten gesammelt werden sollen.

Am 17. Dezember wird der Orbiter dann auf einen kontrollierten Kollisionskurs mit Titan gebracht, um Huygens auf die richtige Bahn zu bringen, worauf am 21. Dezember alle Systeme für die Abtrennung der Sonde bereit gemacht (einige der Termine und Uhrzeiten können sich aus betrieblichen Gründen geringfügig ändern, ausgenommen die Uhrzeit für den Eintritt von Huygens in die Atmosphäre des Titan am 14. Januar, die mit einer Genauigkeit von unter 2 Minuten feststeht) und die Timer der Sonde aufgeladen werden, um die Sonde wenige Stunden vor ihrer Ankunft am Titan reaktivieren zu können.

Huygens soll am Morgen des 25. Dezember um etwa 05.08 Uhr MEZ ausgeklinkt werden. Da der Orbiter für die Abtrennung eine präzise Ausrichtung gewährleisten muß, werden keine Echtzeit-Telemetriedaten zu empfangen sein, bis er seine Hauptantenne wieder der Erde zuwendet und die gespeicherten Daten der Abtrennung übermittelt. Die Signale werden uns erst nach über einer Stunde (67 Minuten) erreichen. Die endgültigen Daten zur Bestätigung der Abtrennung werden zu einem späteren Zeitpunkt am 1. Weihnachtstag vorliegen.

Nach ihrer Loslösung wird sich Huygens mit einer Geschwindigkeit von rund 35 cm/s von Cassini wegbewegen und etwa siebenmal pro Minute um ihre eigene Achse rotieren, um auf Kurs zu bleiben. Erst nach der Öffnung ihres Hauptfallschirms nach dem Eintritt in die Atmosphäre des Titan wird Huygens wieder Kontakt zu Cassini aufnehmen. Am 28. Dezember wird der Orbiter seinen Kollisionskurs mit Titan verlassen, um seine Mission fortzusetzen und sich auf den Empfang der Daten von Huygens und ihre spätere Weiterleitung zur Erde vorzubereiten.

Erst wenige Stunden vor ihrer Ankunft beim Titan am 14. Januar wird Huygens vollends reaktiviert. Der Eintritt in die Atmosphäre ist für 11.15 Uhr MEZ geplant. Der Abstieg der Sonde soll etwa zwei Stunden und fünfzehn Minuten dauern, in denen sie ihre wissenschaftlichen Daten an den Cassini-Orbiter funken wird, der sie später am Nachmittag zur Erde weiterleiten soll. Sollte Huygens, die als Atmosphärensonde und nicht als Landegerät ausgelegt ist, den Aufprall auf die Oberfläche des Titan „überleben“, könnte sie noch für zwei weitere Stunden Daten übermitteln, bevor ihr Kontakt zu Cassini abbricht.

Die unmittelbar von Huygens ausgestrahlten Funksignale werden den Weltraum mit Lichtgeschwindigkeit durchqueren und die Erde nach 67 Minuten erreichen. Funkspezialisten haben ein Experiment vorbereitet, bei dem eine ganze Reihe von Radioteleskopen rund um den Pazifik nach jedem kleinsten Signal von Huygens spähen wird. Mit dem Empfang von Daten ist frühestens um 11.30 Uhr MEZ herum zu rechnen.

Die Europäische Weltraumorganisation ist Eigentümerin der Huygens-Sonde und nimmt von ihrem Kontrollzentrum in Darmstadt aus ihren Betrieb wahr. Der Cassini-Orbiter wurde vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA im kalifornischen Pasadena entworfen, entwickelt und gebaut. Das ebenfalls vom JPL betriebene Bodenstationsnetz der NASA für interplanetare Missionen wird die Kommunikation über den Cassini-Orbiter unterstützen und die Daten an das Kontrollzentrum der ESA in Darmstadt zur Verarbeitung weiterleiten. Die ASI hat die Breitbandantenne, einen Großteil des Funksystems und Komponenten für zahlreiche wissenschaftliche Instrumente für Cassini beigesteuert. Die Nutzlast von Huygens wurde von verschiedenen Teams bereitgestellt und vom CNES, vom DLR, von der ASI, vom PPARC sowie von der NASA finanziert.

Bilder: NASA/JPL/Caltech (Illustration by David Seal)