Mission to Titan

15.01.2005

Der vermeintliche höllische Trabant gewährte der ESA-Landesonde Huygens einen Bilderbuchabstieg und eine Traumlandung - Die ersten Bilder zeigen eine fremde Welt, auf der Wassereis existiert und Kohlenwasserstoffe das Sagen haben

Sie schob den trüben "titanischen" Vorhang ganz zur Seite und legte eine perfekte Landung hin, sendete fleißig Bit und Bytes: insgesamt zirka 11 MByte. Das ESA-Landegefährt Huygens überraschte alle, funkte sie doch knapp vier Stunden lang wissenschaftliche Daten zur Erde. Mehr als 350 Bilder liegen bislang vor, von denen die ersten fünf nunmehr veröffentlicht wurden. Auf ihnen präsentiert sich eine fremde, zum Teil marsähnliche Welt. Heute wurden im Rahmen einer großen Pressekonferenz die ersten handfesten Ergebnisse bei der ESOC in Darmstadt vorgestellt (siehe auch Huygens-Countdown.

Huygens nahm dieses Foto unmittelbar vor dem Touchdown auf. Zu sehen sind Steine oder Eisblöcke. Die Strukturen haben eine Größe zwischen 4 und 15 Zentimetern. Die Oberfläche ist etwas dunkler als erwartet. Wäre dieses Bild in rötlicher Farbe, würde man glatt auf "Mars" tippen. Bild

Es mag plakativ, etwas abgedroschen und womöglich gar ein wenig zu enthusiastisch klingen - aber am Freitag, den 14. Januar 2005, wurde um kurz nach 11.00 Uhr MEZ eine neue Seite im Buch der Raumfahrtgeschichte aufgeschlagen. Nein mehr noch: ein neues Kapitel Raumfahrtgeschichte geschrieben. 1,5 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt, genau 15 Minuten nachdem drei unabhängig voneinander operierende Timer die Sonde aus ihrem Tiefschlaf weckten, näherte sich die bislang spektakulärste Landung einer Raumsonde auf einer fremden Welt unweigerlich ihrem Höhepunkt.

Den lunaren Rubikon überschritten

Als um Punkt 11.13 Uhr MEZ die büchsenähnliche Kapsel mit einer Geschwindigkeit von 20.000 Stundenkilometern vollautomatisch, ohne Steuertriebwerk, im steilen Winkel in 1270 Kilometer Höhe in die dichte Atmosphäre des geheimnisumwitterten Saturnmondes eintauchte, überschritt Huygens den lunaren Rubikon auf Nimmerwiedersehen.

Bereits vier Minuten nach ihrem Eintritt in die Gashülle des Trabanten schickte Huygens das erste Datenpaket an Cassini. Nach fünf Minuten bremste die dichte Stickstoffatmosphäre den fremden Eindringling auf rund 1080 km/h ab, bevor sich in einer Höhe von rund 180 Kilometer zunächst ein kleinerer Fallschirm (2,5 m) öffnete, der den oberen Hitzeschutzschild wegzog und Raum für den ersten Hauptfallschirm (8,3 m) freigab. Kurz nachdem der zweite Fallschirm Huygens auf 3660 km/h abbremste, verabschiedete sich der große Hitzeschutzschild. Schon 42,5 Sekunden später arbeiteten die Instrumente des Landers auf Hochtouren. Ein dritter Fallschirm verlängerte den Sinkflug der Eintauchsonde auf zweieinhalb Stunden.

60-Grad-Panorama-Aufnahme vom 14.01.05. Die weißen Streifen auf dem Bild könnten Nebelstrukturen sein, die aus Methan bestehen. Die Windgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Aufnahme betrug um die 6 bis 7 Meter pro Sekunde. Aufnahme erfolgte aus einer Höhe von acht 8 Kilometern. Die Auflösung beträgt ebenfalls 20 Meter pro Pixel. Bild

Während dieser Zeit schwebte Huygens mit pausenlos arbeitenden Sensoren der Oberfläche des Titan entgegen und analysierte die Umgebung und die chemische Zusammensetzung der dunstigen Atmosphäre, sammelte Daten über Temperatur, Luftdruck, Windrichtung, Windstärke, elektrische Eigenschaften, Wolkendichte und vieles andere mehr. Nach dem Durchbrechen der Wolkendecke, quasi in der letzten Phase des Abstiegs, nahmen zwei Kameraaugen die bislang unbekannte Oberfläche des Himmelskörpers ins Visier und schossen die ersten Bilder. Augenblicklich funkte der sondeneigene Computer sämtliche Daten und Bilder an das Cassini-Mutterschiff, die dort vierfach zwischengespeichert und dann zur Erde gesendet wurden. Um 13.34 Uhr MEZ landete die Sonde auf felsigem Terrain. Bei der etwas unsanften Niederkunft fiel zwar einer von neun Sensoren aus, der aber nach 3,5 Minuten wieder einsatzbereit war.

Besser als gedacht

Dass dieses Wunschszenario der ESA von der Realität noch glattweg getoppt wurde, hätte eigentlich kein Forscher ernsthaft für möglich gehalten. Aber die ESA-Sonde legte nicht nur eine bilderbuchmäßige Landung hin, sondern schaffte es sogar, knapp vier Stunden auf Sendung zu bleiben. Es war das erste Mal in der Raumfahrtgeschichte, dass ein irdischer Flugkörper mit der Oberfläche einer fremden Welt im äußeren Sonnensystem Tuchfühlung aufgenommen hat. Und es war zugleich das erste Mal, dass Astronomen einen genauen Blick hinter dem ständig präsenten dichten orange-braunen Wolkenteppich des "mystischen" Saturnmonds werfen konnten. Dass gestern die Nerven der mehr als weltweit 260 beteiligten Wissenschaftler der NASA- und ESA-Projektteams und der mehr als 300 Journalisten, die das Geschehen in dem europäischen Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt verfolgten, bis zum Zerreißen gespannt waren, lag in der Natur des Ereignisses.

Titan-City

Denn in Erinnerung an den verschollenen Mars-Lander Beagle-2 war die Nervosität auf Seiten der Europäischen Raumfahrtagentur ESA spürbar. Schließlich ist das 300 Millionen Dollar teure Huygens-Messgerät der Hauptbeitrag der ESA zur Cassini-Mission.

Fließender Datenfluss

In jeder Phase des Fluges von Cassini über dem Horizont des Titan, überschüttete die ESA-Sonde das NASA-Mutterschiff mit einer Flut von Daten. Gesammelt wurden die eingehenden Daten zuerst vom Bodenstationsnetz der NASA für interplaneatare Missionen. Danach ging das Material sofort an die ESOC, wo derzeit die wissenschaftliche Auswertung im vollen Gange ist. "Alle Huygens-Wissenschaftler sind begeistert. Das lange Warten hat sich gelohnt", sagte der Huygens-Misssionsleiter der ESA, Jean-Pierre Lebreton noch gestern. Heute fügte er hinzu: "Ich bin sehr glücklich, Ihnen die Daten zu präsentieren. Wir können uns jetzt ein genaueres Bild vom Titan machen. Dennoch müssen wir in den nächsten Monaten hart daran arbeiten."

Tatsächlich klappte (fast) alles wie am Schnürchen. Die erste Bestätigung von dem erfolgreichen Sinkflug des Huygens-Lander erfolgte gestern um 11.25 Uhr MEZ durch das Green-Bank-Telescope im US-Bundesstaat West Virginia. Immerhin benötigte das Funksignal allein für die einfache Strecke Erde-Titan 84 Minuten, um die 1,5 Milliarden Kilometer lange Strecke zu bewältigen.

Die ESA-Forscher vermuten, dass auf diesem Bild das Gebiet zu sehen ist, auf dem Huygens landete. Viele Interpretationen sind aber noch nicht ausgereift. Erst der Vergleich der mehr als 350 aufgenommenen Fotos und eine genaue Nachbearbeitung des Materials wird den Forscher dabei helfen, die richtigen Antworten zu finden. Bild

Die 100-Meter-Antenne registrierte ein schwaches, aber eindeutiges Funksignal. Auch wenn Huygens während der zweistündigen Landephase ganz auf sich alleine gestellt war, funkte das 1,6 Durchmesser große Vehikel die Daten wunschgemäß an seine Muttersonde Cassini, die - als Relaisstation fungierend - die Informationen zur Erde weiterleitete, wo insgesamt 18 Radioteleskope darum bemüht waren, jeden Bit der gesammelten Information einzufangen. Dass die irdischen Antennen nicht direkt auf Huygens ausgerichtet waren, lag daran, dass die ESA-Sonde keinen Empfänger an Bord hatte und daher nur einseitig Daten verschicken, aber keine Befehle erhalten konnte. Da Huygens über kein eigenes Datenspeicherungssystem verfügte, konnte es die Informationen nicht empfangen und speichern, sondern nur senden - und das mit der bescheidenen Übertragungsgeschwindigkeit von 1 bis 8 KBit/sec.

Herzliche Gratulationen und Freude pur

Gleichwohl haben es die aktuellen Daten der sechs Huygens-Experimente, die auf der heutigen um 11.00 Uhr MEZ im Darmstädter ESOC-Kontrollzentrum abgehaltenen Pressekonferenz offiziell vorgestellt wurden, in sich. Sie zeigen das Bild eines dynamischen Mondes. Besonders angetan von den bisherigen Ergebnissen zeigte sich ESA-Wissenschaftsdirektor Prof. David Southwood. "Gestern war ich hin und weg. Huygens ist das Highlight der Cassini-Mission. Wir sind froh, dass unsere US-Freunde uns den Vortritt gelassen haben. Für mich ist es wundervoll! Ich liebe die Bilder, aber es werden noch viel mehr kommen!"

Begeistert war auch ESA-Generaldirektor Jean- Jacques Dordain: "Dies ist eine großartige Leistung für Europa und seine amerikanischen Partner bei dem ehrgeizigen Unterfangen, das System des Saturn zu erforschen." Schließlich sei Titan von jeher das Ziel im System des Saturn, bei dem der Bedarf unmittelbar an einer Sonde erfasst wird. Man werde sich jetzt in Geduld üben müssen und gespannt auf die nächsten wissenschaftlichen Ergebnisse warten.

Eines der ersten Bilder, das Huygens während seines erfolgreichen Sinkfluges machte. "Geschossen" wurde es aus einer Höhe von 16,2 Kilometern - mit einer Auflösung von 40 Metern pro Pixel. Bild

Während der NASA-Wissenschaftsdirektor Alphonso V. Diaz von einem "historischen Ereignis" sprach, nannte Leonid Gurvits vom "Joint Institute for Very Long Baseline Interferometry" (JIVE das bisherige Ergebnis "fantastisch". Der Direktor des Jet Propulsion Laboratory (JPL) Charles Elachi gratulierte den Europäern zum Erfolg. "Ich bin beeindruckt und sehr angetan von den Bildern". Ähnlich schwärmte Bob Mitchell seines Zeichens Cassini-Programm-Manager: "Ich bin sehr zufrieden. Als ich die Bilder sah, sagte ich "Wow! Das sind Bilder, die man nie zuvor gesehen hat." Auch NASA-Chef Sean O'Keefe, der bald aus dem Amt scheiden wird, gratulierte den Europäern "The descent through Titan's atmosphere and down to its surface appeared to be perfect", so sein O-Ton. "We congratulate ESA for their spectacular success. We're very proud of the Cassini-Huygens teams that helped to make this both an engineering and scientific victory, and we appreciate the dedication and support from our international partners."

Ein Instrument fiel aus

"Brillante Daten" lieferte auch das "Surface Science Package Instrument" (SSP), wie ihr Leiter, John Zarnecki, betonte. Allein dieses Experiment sammelte 3 Stunden und 37 Minuten lang Daten. "Wir hatten zwar für dreieinhalb Minuten keinen Datenstrom. Danach hatten wir aber keinen Datenverlust mehr."

Mit einem Verlust mussten die Forscher dann doch leider vorlieb nehmen: Das Doppler Wind Experiment (DWE), das während ihres Huygens-Abstieg u.a. die Winde Titans studieren sollte, hat aber früher als erwartet seine Dienste eingestellt. Was zu dem Ausfall führte, bedarf noch der Klärung. Sicher ist nur, dass hierdurch ein Teil der Windmessdaten des DWE verloren gegangen sind. Ein Großteil der fehlenden Informationen könne jedoch aus Signalen, die auf der Erde aufgezeichnet wurden, rekonstruiert werden. Diesen Ausfall bewertete Southwood als "Opfer an die Götter". Spekulationen, die amerikanische Raumsonde Cassini, die Huygens als Relaisstation dient, sei falsch programmiert gewesen, wies Southwood zurück. "Für das, was passiert ist, ist allein die ESA verantwortlich."

Umso erfolgreicher operierte HASI (Huygens Atmospheric Structure Instrument), das die Struktur und physikalischen Eigenschaften der Titanatmosphäre untersuchte, nicht zuletzt aber dank eines installierten Mikrophons Geräusche der fernen Welt aufnehmen konnte, die via Cassini direkt an die Erde gesandt wurden. Es bestätigte sich auch, dass die Oberfläche des Titan minus 180 Grad kalt ist. Konnten Methan und Ethan nachgewiesen werden, so arbeiten die ESA-Forscher noch an der Auswertung der längerkettigen Kohlenwasserstoffe. Inwiefern hierbei auch Aminosäuren - die Bausteine des irdischen Lebens - eine Rolle spielen, wird die Zeit zeigen, erklären die Forscher

Wie interpretiert man die Bilder?

Da die Bilder zum Teil noch verschwommen wirken, erweist sich eine momentane Interpretation als recht schwer. Einige Huygens-Bilder deuten auf den ersten Blick auf die Existenz von Wasser hin. "Dies könnten Kanäle, Schluchten und vielleicht auch eine Küste sein", spekuliert Marty Tomasko, ein Foto-Spezialist der University of Arizona.

Immerhin scheinen die Daten die Annahmen der Wissenschaftler zu bestätigen, dass die Oberfläche des Titan aus Methan-Seen und -flüssen und kleinen und großen Brocken aus Wassereis besteht, sagte Tomasko.

Er zeigte ein aus mehreren Schwarz-Weißfotos zusammengesetztes Panorama, das dem Anflug über einer Küste ähnelte. Die weißen Flächen könnten Bodennebel sein, sagte Tomasko. Er vermute, dass "Huygens" auf einer sumpfartigen orangefarbigen Fläche gelandet sei. Das Foto aus seiner Umgebung zeige etwa 15 Zentimeter hohe Steine aus Wassereis, die durch die Perspektive wesentlich größer erscheinen.

Titan-Techno

Wie dem auch sein - als Marcello Fulchignoni, der Chef des HASI-Experiments, auf der Pressekonferenz die Sounds of Titan, dessen Stakkato, Grollen und dumpfes Klopfen in der Tat an Techno-Musik erinnert, erstmals der Öffentlichkeit vorstellte, ging ein Raunen durch den überfüllten Saal. "Davon haben wir noch zwei Stunden Material", scherzte Fulchignoni. Unklar sei jedoch, ob das Geräusch von Windböen verursacht wurde. "Wenn man genau hinhört, sind Unterschiede zu erkennen, aber die genaue Analyse erfordert Zeit." Immerhin herrscht Einigkeit darin, dass der zu hörende Beat von der Pumpe des Aerosol-Analysators der Huygens-Sonde stammt. Die ESOC-Sprecherin Jocelyne Landeau-Constantin bezeichnete die "titanische" Geräuschekulisse dennoch als die "beste Techno-Musik", die sie je gehört habe.

Während der "Gas Chromatograph and Mass Spectrometer" (GCMS) die Existenz von dichten Methan-Wolke und die von steinhartem Wassereis bestätigen konnte, fand HASI indes keine Hinweise auf Wetterphänomene, die einhergehen mit Blitze und Donner. Die Forscher wiesen einhellig darauf hin, dass man sich in Geduld üben müsse. Man habe die Nacht durchgearbeitet und werde in den nächsten Woche weitere, interessante Ergebnisse vorstellen. Die Bearbeitung der Bilder werde noch Wochen dauern.

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