Die Aufregung steigt, als sich das innovative Raumschiff Dawn der NASA seinem ersten protoplanetaren Ziel nähert, dem riesigen Asteroiden Vesta, dessen Kameraaugen jetzt weit geöffnet sind. Die Sonde soll das erste Raumschiff der Erde sein, das einen Körper im Haupt-Asteroidengürtel umkreist, und soll in etwa vier Monaten Ende Juli 2011 eintreffen.
Vesta ist das zweitgrößte Objekt im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter (Karte unten). Da es auch einer der ältesten Körper in unserem Sonnensystem ist, sind Wissenschaftler bestrebt, es zu untersuchen und nach Hinweisen auf die Entstehung und frühe Geschichte des Sonnensystems zu suchen. Dawn wird ungefähr ein Jahr damit verbringen, Vesta zu umkreisen. Dann wird es seine revolutionären Ionenstrahlruder abfeuern und nach Ceres, dem größten Asteroiden in unserem Sonnensystem, aufbrechen.
Dawn ist mit drei wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, um die Oberflächenmineralogie und die Elementzusammensetzung des Asteroiden zu fotografieren und zu untersuchen. Die Instrumente wurden von den USA, Deutschland und Italien zur Verfügung gestellt. Das Raumschiff ist gerade aus einer sechsmonatigen Winterschlafphase erwacht. Alle drei wissenschaftlichen Instrumente wurden eingeschaltet und reaktiviert.
Dawn wird mit den eingebauten Rahmenkameras etwa 80 Prozent der Oberfläche von Vesta in mehreren Winkeln abbilden, um topografische Karten zu erstellen. Während des Jahres in der Umlaufbahn passt die Sonde ihre Umlaufbahn an und kartiert den Protoplaneten in drei verschiedenen und abnehmenden Höhen zwischen 650 und 200 Kilometern, wodurch die Auflösung erhöht wird. Die Kameras wurden von Deutschland zur Verfügung gestellt und finanziert.
Zur Vorbereitung der Imaging-Kampagne führten Missionsplaner aus den USA und Deutschland eine Übungsübung durch, um die Mission so zu simulieren, als würden sie Vesta kartieren. Die Bemühungen wurden zwischen den Wissenschafts- und Ingenieurteams des Jet Propulsion Laboratory der NASA, des Instituts für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin und des Planetary Science Institute in Tuscon, Arizona, koordiniert.
"Wir werden nicht wissen, wie Vesta wirklich aussieht, bis Dawn dort ankommt", sagte Carol Raymond in einer NASA-Erklärung. Raymond ist Dawns stellvertretender Hauptermittler bei JPL, der bei der Orchestrierung der Aktivität mitgewirkt hat. „Wir mussten jedoch sicherstellen, dass unsere Bildgebungspläne die bestmöglichen Ergebnisse liefern. Die Produkte haben bewiesen, dass die Kartierungstechniken von Dawn eine detaillierte Ansicht dieser Welt liefern, die wir noch nie aus der Nähe gesehen haben. "
Zwei Teams arbeiteten unabhängig voneinander und verwendeten unterschiedliche Techniken, um die topografischen Karten aus den verfügbaren Datensätzen abzuleiten. Die Endergebnisse zeigten nur geringfügige Unterschiede in der räumlichen Auflösung und Höhengenauigkeit.
Unter Verwendung der besten verfügbaren Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops und bodengestützter Teleskope sowie Computermodellierungstechniken erstellten sie Karten mit Standbildern und eine rotierende Animation (unten), die ihre besten Vermutungen darüber anzeigt, wie die Oberfläche von Vesta tatsächlich aussieht. Die Karten enthalten Grübchen, Ausbuchtungen und Krater, die auf den gesammelten Daten basieren, um die Topographie zu simulieren und so einen Eindruck von Virtual Vesta in drei Dimensionen zu vermitteln (3 D).
"Bei dieser Übung haben die Missionsplaner und die Wissenschaftler gelernt, dass wir die Gesamtgenauigkeit der topografischen Rekonstruktion mithilfe einer etwas anderen Beobachtungsgeometrie verbessern können", sagte Nick Mastrodemo, Dawns Leiter für optische Navigation bei JPL. "Seitdem haben die Wissenschaftsplaner von Dawn daran gearbeitet, die Pläne zur Umsetzung der Lehren aus der Übung zu optimieren."
Natürlich wird niemand wissen, wie nahe diese fundierten Vermutungen der Realität kommen, bis Dawn in Vesta ankommt.
Das Rahmenkamerasystem besteht aus zwei identischen Kameras, die vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau, Deutschland und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin entwickelt und gebaut wurden.
„Das Kamerasystem funktioniert einwandfrei. Der Trockenlauf war ein voller Erfolg “, sagte Andreas Nathues, leitender Ermittler für die Rahmenkamera am Max-Planck-Institut in Katlenburg-Lindau.
Da die Sonde aus dem Ruhezustand kam, wurden die mechanischen und elektrischen Komponenten Mitte März überprüft und als in einwandfreiem Zustand befunden. Die Software wurde aktualisiert.
Dawn ist eine Mission vieler Neuerungen.
Das Raumschiff ist die erste Mission der NASA speziell für den Asteroidengürtel. Es wird die erste Mission sein, die zwei Körper des Sonnensystems umkreist.
Die revolutionäre Dawn-Mission wird von exotischen Ionenantrieben angetrieben, die weitaus effizienter sind als Triebwerke mit chemischen Antrieben. In der Tat wird die Fähigkeit, zwei Körper in einer Mission zu umkreisen, nur durch den Einsatz von Ionenmotoren ermöglicht, die mit Xenongas betrieben werden.
Vesta und Ceres sind sehr unterschiedliche Welten, die zwischen Mars und Jupiter kreisen. Vesta ist felsig und hat möglicherweise einen Vulkanismus erlebt, während Ceres eisig ist und sogar einen unterirdischen Ozean beherbergt, der dem Leben förderlich ist.
Dawn wird in der Lage sein, beide Himmelskörper mit denselben wissenschaftlichen Instrumenten vergleichend zu untersuchen und zu versuchen, die Geheimnisse der Anfänge unseres Sonnensystems zu entschlüsseln und warum sie so unterschiedlich sind.
Dawn ist Teil des Discovery-Programms der NASA und wurde im September 2007 von einer Delta-II-Rakete der Cape Canaveral Air Force Station in Florida gestartet.
