Huygens Minuten der Wahrheit nahen

Die spannendste und spektakulärste unbemannte Raumfahrtmission aller Zeiten nähert sich ihrem Höhepunkt: Morgen landet die ESA-Forschungssonde Huygens auf dem mysteriösen Saturnmond Titan

Entdeckt im Jahr 1655 von dem holländischen Astronomen Christiaan Huygens (1629-1695), ist Titan mit einem Durchmesser von 5120 Kilometern größer als Merkur und Pluto und nach dem Jupitermond Ganymed sogar der insgesamt zweitgrößte Mond im Sonnensystem überhaupt. Aber ein ständig präsenter, dichter orange-brauner Wolkenteppich, bestehend aus Methan und anderen Kohlenwasserstoffen, umhüllt sein Antlitz. Keiner weiß genau, wie es "darunter" aussieht. Morgen früh schiebt das ESA-Landegefährt Huygens diesen trüben Vorhang ganz zur Seite. Unterwegs in exobiologischer Mission, wird der kleine Roboter in die Atmosphäre des Mondes eintauchen, auf ihm landen und u.a. nach Aminosäuren Ausschau halten. Wird Huygens das Beagle-Desaster vergessen machen? Man würde es den ESA-Forschern fürwahr gönnen.

Sollte alles nach Plan verlaufen, taucht Huygens morgen um etwa 10.06 Uhr MEZ in einem relativ steilen Winkel von 65 Grad und mit einer Geschwindigkeit von 6 km/s in die Atmosphäre des Titan ein. Das Zielgebiet befindet sich über der südlichen Hemisphäre auf der Tagseite. Die von einem Hitzeschild geschützte Kapsel wird binnen drei Minuten auf 400 m/s abbremsen und anschließend in rund 160 km Höhe ihren 2,6-m-Lenkfallschirm entfalten. Dieser Schirm wird nach 2,5 Sekunden die hintere Abdeckung der Sonde entfernen, so dass der Hauptschirm mit seinen 8,3 m Durchmesser zum Vorschein kommen und die Sonde stabilisieren kann.

Huygens wenige Minuten vor der Landung. Wird die kleine Kapsel ihre Mission erfüllen? (Bild

Anschließend wird der vordere Schild abgeworfen, und die Sonde, deren Hauptzweck die Erforschung der Atmosphäre des Titan ist, beginnt mit ihrer Arbeit. Sämtliche Instrumente werden unmittelbaren Kontakt zur Atmosphäre haben, um eingehende Messungen ihrer Struktur, Dynamik und chemischen Zusammensetzung vornehmen zu können. Gleichzeitig wird das Gefährt während seines Abstiegs Bildaufnahmen der Titanoberfläche machen. Diese Daten werden direkt an den Cassini-Orbiter gefunkt, der sich dem Titan während dieser Zeit auf bis zu 60.000 km nähert. Radioteleskope auf der Erde werden außerdem versuchen, die Signale direkt zu empfangen.

Wassert Huygens auf Methan-See?

Wird dem kleinen ESA-Lander Huygens morgen ein guter Abstieg und eine halbwegs weiche Landung auf der saturnabgewandten Seite des Titans glücken? Wenn ja, wäre dies das erste Mal in der Raumfahrtgeschichte, dass ein irdischer Flugkörper mit einem außerirdischen Ozean Tuchfühlung aufgenommen hätte. Es wäre zudem das erste Mal, dass die ESA ein Raumgefährt sicher auf einem fremden Himmelskörper abgesetzt hätte. Erstmals könnten Astronomen dann einen genauen Blick hinter den ständig präsenten, dichten orange-braunen Wolkenteppich des "mystischen" Saturnmonds werfen.

Gelandet

Gewiss, es ist noch völlig offen, ob das ESA-Gefährt, wenn es auf dem fernen Mond mit einer berechneten Aufprallgeschwindigkeit von 20 km/h aufsetzt, überhaupt mit einem Meer in Kontakt treten wird. "Niemand weiß, was Huygens dort erwartet", betont Tilmann Denk vom Institut für Weltraumsensorik und Planetenerkundung des DLR in Berlin-Adlershof, der sich jahrelang mit der Planung der Cassini-Beobachtungen für die Monde beschäftigte.

Huygens-Spezialist Michael Khan vom Satellitenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt sieht dies ähnlich. "Die Aufnahmen haben gezeigt, dass in der möglichen Landeregion die aufgrund der vielen Unwägbarkeiten und nicht genau vorhersagbaren Einflüsse während des Abstiegs ein sehr großes Gebiet umfasst diverse, sehr unterschiedliche Oberflächenformationen vorkommen: hügelige, möglicherweise zerklüftete Stellen ragen dort wie Inseln aus vielleicht sogar von flüssigem Methan bedeckten Ebenen heraus." Selbst dann, wenn die Sonde in einem Methansee niedergehen sollte, könnte sie kurzzeitig "überleben", obwohl sie nicht für eine Landung konstruiert worden ist: "Ein Aufsetzen auf der Oberfläche des Saturnmondes wäre das Sahnehäubchen", hofft Khan.

Keine Erfolgsgarantie

Tatsächlich scheint die 343 Kilogramm schwere Aluminium-Kapsel derart robust, dass sie den harten Aufschlag wenigstens für kurze Zeit überleben kann. Garantiert werden drei, erhofft dagegen 30 Minuten. "Es bestehen recht gute Aussichten, dass Huygens den Aufprall überlebt und noch für mehrere Minuten, vielleicht sogar eine Stunde lang die Eigenschaften des Oberflächenmaterials analysieren kann", mutmaßt Tilmann Denk.

Titan

Wenn die Landung auf dem unwirklichen Saturnmond Titan in ihre heiße Phase geht und Huygens den lunaren Rubikon auf Nimmerwiedersehen überschreitet, sind die Würfel endgültig gefallen. Dann dürften die Nerven der weltweit mehr als 260 beteiligten Wissenschaftler der NASA- und ESA-Projektteams, die das Geschehen in den amerikanischen und europäischen Kontrollzentren verfolgen, fraglos bis zum Zerreißen gespannt sein. In Erinnerung an den verschollenen Mars-Lander Beagle-2 dürfte dabei vor allem die Nervosität auf Seiten der Europäischen Raumfahrtagentur ESA ungeahnte Höhen erreichen. Schließlich ist die mehr als 300 Millionen Euro teure Huygens-Mission der Hauptbeitrag der ESA zur Cassini-Huygens-Projekt. Wer derart viel Geld in eine Landemission investiert (zum Vergleich: Beagle-2 der Mars-Express-Mission kostete "nur" 40 Millionen Euro), ist geradezu zum Erfolg verdammt, zumal Huygens eine sehr viel längere Entwicklungs- und Testphase durchlaufen hat als der britische Marslander.

Doch selbst für ein derart ausgefeiltes Unternehmen gibt es keine Erfolgsgarantie. Im Gegenteil: Je höher der technische Aufwand, desto größer die Anzahl potenzieller Fehlerquellen. Und je weiter entfernt die Sonde von der Erde operiert, desto geringer sind für Ingenieure und Wissenschaftler die Chancen, bei Fehlfunktionen korrigierend einzugreifen. Schließlich benötigt jedes Funksignal allein für die einfache Strecke Erde Titan 84 Minuten, um die 1,5 Milliarden Kilometer lange Strecke zu bewältigen.

Unsanfte Landung eher wahrscheinlich

Huygens wird in der Tat ganz auf sich allein gestellt sein, wenn es am 14. Januar 2005 den 150-minütigen Horrorflug meistert. Denn in puncto Kommunikation hat das kleine Maschinenwesen durchaus Defizite: Erstens kann es nicht direkt mit der Erde in Kontakt treten, sondern nur über den Relaissatelliten Cassini seine Daten weiterleiten. Zweitens besitzt es keinen Empfänger an Bord und kann ergo nur einseitig Bit und Bytes verschicken, aber keine Befehle erhalten. Drittens verfügt es über kein eigenes Datenspeicherungssystem. Huygens kann also weder Informationen empfangen noch speichern, sondern nur senden und das mit der bescheidenen Übertragungsgeschwindigkeit von 1 bis 8 KBit/sec. Außerdem besitzt die Eintauchsonde keine Steuertriebwerke, so dass der Ritt durch die eisigen Stürme des Smog-Mondes vollautomatisch abläuft.

Die beiden Aufnahmen des abbildenden Spektrometers VIMS (Visual Infrared Mapping Spectrometer) zeigen die Oberfläche des Titan in zwei verschiedenen Wellenlängen im Bereich des Nahen Infrarots. Zur Zeit der Aufnahme befand sich die Raumsonde Cassini während ihres zweiten Vorbeifluges am Titan 1200 Kilometer über dessen Oberfläche. (Bild

Dass Huygens sich eher auf eine unsanfte Landung einrichten kann, liegt in der Natur des eigenwilligen Mondes. So haben Geophysiker des DLR in Köln-Porz mit einem Simulationsprogramm berechnet, dass in Titans Hochatmosphäre Windgeschwindigkeiten von 100 Meter in der Sekunde (auf der Erde beginnt ein Orkan ab 32,6 Meter pro Sekunde) vorherrschen können.

Keine Frage, klimatisch gesehen ist der größte Satellit des Saturns eine Katastrophe. Schließlich peitschen auf Titan in aller Regelmäßigkeit heftige Winde über das zerklüftete Terrain, hageln Methan-Regentropfen von bis zu neun Millimeter Größe auf den Boden und entladen sich zeitweilig auch energiereiche Blitze. Vor allem der Methanregen könnte der Sonde zusetzen: "Die Niederschläge von Methanregen und Äthanschnee enthalten auch Aerosole. Sie bilden vielleicht eine klebrige Schicht von mehreren Metern, die sich auf allen ebenen Flächen zeigen. Der Methanregen erodiert vermutlich die Sedimente, und Meteoriten pflügen sie gelegentlich um", erklärt der Schweizer Astronom Prof. Arnold Benz von der ETH in Zürich.

Lebensunfreundlicher Mond

Nicht minder ungewöhnlich präsentiert sich auch die Titan-Atmosphäre. Einerseits kann Titan als einziger Mond unseres Planetensystems mit einer eigenen dichten Atmosphäre aufwarten (Neptunmond Triton besitzt nur eine dünne). Andererseits dehnt sich die Atmosphäre mindestens 600 Kilometer in den Weltraum aus ungefähr zehnmal weiter als bei der Erde. Gleichwohl ist es eine höchst lebensfeindliche, da in ihr nicht Sauerstoff oder Ozon, sondern Stickstoff und Methan, Äthan und Polymere aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff treiben, also nicht gerade die "Luft", in der biologisches Leben sich wohl fühlt und bestens gedeiht.

Aufbau der Huygens-Landesonde (Bild

Von Nachteil für die Ausbildung von Leben ist auch, dass Titan, dessen mittlerer Abstand zum Mutterplaneten 1.221.830 Kilometer beträgt, über kein eigenes Magnetfeld verfügt und deshalb dem lebensfeindlichen Sonnenwind direkt ausgesetzt ist. Auch die durchschnittliche Oberflächentemperatur von minus 180 Grad Celsius erweist sich für die Anwesenheit von flüssigem Wasser oder für die Entstehung nicht photochemischer Reaktionen, die biologische Aktivität hervorbringen könnten, als wenig vorteilhaft. Bei derartigen Temperaturen würde Wasserdampf sich sofort als Schnee und Eis niederschlagen. Aber nicht nur biologisches Leben, sondern auch die Sonde wird der eisigen Kälte Tribut zollen müssen, wie Tilmann Denk erklärt:

"Exogeologisch" gesehen besteht Titan zur Hälfte aus Wassereis und Gestein. Titan besaß in einer frühen Entwicklungsperiode offensichtlich flüssiges Wasser, das sich nur deshalb ausbreitete, weil Einschläge großer Meteoriden oder Asteroiden die nötige Wärme erzeugten, um die vorherrschenden Eisstrukturen zu schmelzen. Solche Mengen flüssigen Wassers könnten sich dort über Tausende von Jahren gehalten haben, ehe sie wieder gefroren sind. So detektierte vor einem Jahr ein internationales Forscherteam mit dem kanadisch-französischen Teleskop auf Mauna Kea (Hawaii) im Infrarot-Bereich des Lichtspektrums auf Titan große Methaneisgebiete.

Eine Urerde mit Aminosäuren

So lebensfeindlich der Begleiter des Ringplaneten auf den ersten Moment auch anmutet neben dem Mars und Jupitermond Europa wird Titan insgeheim als einer der wenigen Himmelskörper gehandelt, auf dem sich primitives Leben in unserem Sonnensystem entwickelt haben könnte. Fakt ist: Die US-Raumsonde Voyager 1 konnte bei ihrem Vorbeiflug 1980 auf dem Trabanten neben zahlreichen Kohlenstoffverbindungen wie Acetylen, Methylacetylen, Propan und Diacetlyen auch Blausäure nachweisen, welche als Grundlage für die Bildung von bestimmten Bausteinen des Erbmoleküls DNA dient.

Zwar deutet vorläufig nach Ansicht der Forscher nichts auf die Anwesenheit von Leben auf Titan hin, befindet sich doch der Saturnmond heute in einem Zustand, der dem der Urerde vor 4,6 Milliarden Jahren ähnelt. Dennoch könnten sich in der Atmosphäre des Saturnmonds reichlich Aminosäuren oder Moleküle, die eine Vorstufe zum organischen Leben darstellen und für die Bildung von Leben unabdingbar sind, angesammelt haben.

"Auf Titan vermuten wir ein reiches Arsenal komplexer organischer Verbindungen, unter anderem auch Adenin, das als Baustein der DNA von besonderem Interesse für die Astrobiologie ist", sagt Gerda Horneck, eine der weltweit führenden Exobiologinnen. Aus den Befunden könne man eventuell auch Parallelen zu den chemischen Prozessen ziehen, die auf der frühen Erde vorherrschten, noch bevor das Leben entstand.

Von dem Saturnmond angetan zeigt sich auch Prof. Benz, der dort allerdings keine Bakterien oder anders geartete Lebensformen vermutet. "Kein ernsthafter Forscher erwartet, auf dem Titan Leben zu finden", gibt er zu bedenken. "Zum einen befindet sich der Saturnmond in einem chemischen Zustand, der jenem der Erde vor 4,6 Milliarden Jahren ähnelt. Zum anderen ist die Temperatur viel niedriger, so dass chemische Prozesse entsprechend langsamer verlaufen." Gleichwohl könnten sich auf der Titanoberfläche Aminosäuren und Moleküle gebildet haben, quasi eine Art "Laboratorium der präbiotischen Chemie". Über den weiteren Verlauf der Huygens-Mission wird Telepolis aktuell berichten.

Am Freitag werden ab 20:30 Uhr erste Bilder von der Titan-Oberfläche erwartet. Näheres zum zeitlichen Ablauf der Mission findet sich auf den ESA-Webseiten auf englisch und deutsch.

http://www.heise.de/tp/artikel/19/19223/1.html