1 Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005 Willibald Riedler Willibald Riedler Graz, 14. Jänner 2005 Mission Cassini/Huygens Grazer Instrumente unterwegs zu Saturn

1Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005

Willibald RiedlerWillibald Riedler

Graz, 14. Jänner 2005Graz, 14. Jänner 2005

Mission Mission Cassini/HuygeCassini/Huygensns

Grazer Grazer Instrumente Instrumente unterwegs zu unterwegs zu SaturnSaturnund Titanund Titan

Institut für WeltraumforschungInstitut für WeltraumforschungÖsterreichische Akademie der WissenschaftenÖsterreichische Akademie der Wissenschaften


SonnensystemSonnensystem

1 Merkur

K

123

45

6

7

8

9 2 Venus

3 Erde

4 Mars

5 Jupiter

6 Saturn

7 Uranus

8 Neptun

9 Pluto

10 Sedna ?


Österreichische Akademie der WissenschaftenÖsterreichische Akademie der WissenschaftenInstitut für WeltraumforschungInstitut für Weltraumforschung

1970 1980 1990 2000 2010 2020

Ballone, Raketen

PHOBOS

HUYGENS

SPACELAB

VEGAVENERA-13, -14

MARS-96

INTERBALL

CLUSTER

EQUATOR-S

AUSTROMIR

CLUSTER-II

ROSETTA

ALP-SAT

MIR / ALPHA Plasmainstrumente

Zeithaltung,Zeitvergleich

CHIMAG


Das Ziel: SaturnDas Ziel: Saturn

mittlerer Abstand von der Sonne: 1.427 Mio. km

Dauer des Saturnjahres:29,5 Erdjahre

nach Jupiter zweitgrößter Planet im Sonnensystem

Durchmesser: 120.536 km

Masse: 95,2 Erdmassen

Oberflächentemperatur: -180 °C

Atmosphäre aus ca. 75% H, 25% He und anderen Gasen

Ringsystem bestehend aus Staub und Brocken (Stein und Eis)

> 30 Monde


SaturnmondeSaturnmonde

EntfernungRadius EntfernungRadiusMond (000 km) (km) EntdeckerJahr Mond (000 km) (km) EntdeckerJahrPan 134 10 Showalter 1990 Telesto 295 15 Reitsema 1980Atlas 138 14 Terrile 1980 Calypso 295 13 Pascu 1980Prometheus139 46 Collins 1980 Dione 377 560 Cassini 1684Pandora 142 46 Collins 1980 Helene 377 16 Laques 1980Epimetheus 151 57 Walker 1980 Rhea 527 765 Cassini 1672Janus 151 89 Dollfus 1966 Titan 1222 2575 Huygens 1655Mimas 186 196 Herschel 1789 Hyperion 1481 143 Bond 1848Enceladus 238 260 Herschel 1789 Iapetus 3561 730 Cassini 1671Tethys 295 530 Cassini 1684 Phoebe 12952 110 Pickering 1898

Titan 1222 2575 Huygens1655


Giovanni Domenico CassiniGiovanni Domenico Cassini

französischer Astronom italienischer Herkunft

erster Direktor der Pariser Sternwarte

Nizza, 1625 – Paris, 1712

bestimmte die Rotations-perioden von Mars, Venus und Jupiter

entdeckte 4 Monde des Saturns (Tethys, Dione, Rhea and Iapetus), eine Teilung des Saturnrings

(Cassini,sche Teilung)

u.a.


TitanTitan

größter Mond des Saturn

Entfernung zu Saturn: 1,22 Mio. km

Durchmesser: 5.150 km

Masse: 1,35•1023 kg (2,3 % der Erdmasse)

Oberflächentemperatur: -179 °C

dichte Atmosphäre (Stickstoff, Argon, Methan, Spuren komplexerer Moleküle)

Erde

Mond

Titan

zweitgrößter Mond im Sonnensystem


Christiaan HuygensChristiaan Huygens

entdeckte die Ringe des Planeten Saturn und 1655 seinen größten Mond, Titan

erklärte das Licht als Wellenbewegung

fand die Gesetze des elastischen Stoßes und der Fliehkraft

Erfinder der Pendeluhr

erklärte die DoppelbrechungDen Haag, 1629 - 1695

niederländischer Physiker und Astronom


Raumsonde Cassini/HuygensRaumsonde Cassini/Huygens

Orbiter (= Cassini) umkreist Saturn seit 1.7.2004 (Erreichen der Saturn-Umlaufbahn) (Missionsende: 1.7.2008).

Landesonde (= Huygens) wird am Saturnmond Titan abgesetzt

Abmessungen (b x h): 4 m x 6,8 m

Masse - Orbiter: 2.125 kg

Masse - Treibstoff: 3.267 kg

Masse – Landesonde: 320 kg

Wissenschaftliche Instrumente: 12 (Cassini) + 6 (Huygens)


Instrumente auf CassiniInstrumente auf Cassini Titan Radar Mapper (RADAR)

Imaging Science Subsystem (ISS)

Radio Science Subsystem (RSS)

Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS)

Composite Infrared Spectrometer (CIRS)

Cosmic Dust Analyser (CDA)

Radio and Plasma Wave Science (RPWS)

Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS)

Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI)

Dual Technique Magnetometer (MAG)

Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS)

Plasma Spectrometer (CAPS)


RPWSRPWS

IWF-Beitrag:

Antennenkalibrierung des Antennensystems mittels

experimenteller Technik der Rheometrie

numerischer Computersimulation mittels Drahtgittermodellen

In-Flight-Calibration: Vorbeiflug an Jupiter zur Jahreswende 2000/2001

Radio and Plasma Wave Science

Erforschung der Radioemission des Planeten Saturn

Rückschlüsse auf physikalische Vorgänge im Saturnsystem, insbesondere in der hohen Atmosphäre (z.B. Blitzentladungen) und in der Magnetosphäre des Saturn


Instrumente auf HuygensInstrumente auf Huygens

1. Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI): physikalisches Profil der Titanatmosphäre

Oberseite

Unterseite

4. Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR): Struktur der Atmosphäre und Oberflächenbilder

5. Doppler Wind Experiment (DWE): Windmessungen

6. Surface Science Package (SSP): Zusammensetzung der Oberfläche des Titan

3. Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP): Sammeln und Erhitzen von Aerosolen

2. Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GCMS): chemisches Profil der Atmosphäre


ACPACP

Sammlung flüssiger und fester Teilchen bzw. Tröpfchen (Aerosole)

der Atmosphäre in einem Filter Dreistufige Erhitzung des Filters

in einem miniaturisierten Ofen Weiterleitung der entstehenden

Gasprodukte an ein Massen-spektrometer (GCMS) zur chemischen Analyse

Französisch-österreichische Kooperation

Österreichischer Beitrag:IWF: Leitung der Entwicklung

von Elektronik und SoftwareIndustrie: Bau der Flugelektronik

und Softwareprogrammierung (JR, AAE)

Aerosol Collector and Pyrolyser


ACPACP

2. Filter wird in den Ofen geschoben und in drei Stufen erhitzt25°C, 400°C, 600°C

1. Titanatmosphäre wird mittels Pumpe durch Filter gesaugt

3. Jeweils entstehende Gasprodukte werden mit Stickstoff in das Analysegerät (GCMS) geblasen

2

3

1


GCMSGCMS

Instrument zur chemischen Analyse der Titanatmosphäre

Identifikation von Atmosphären-bestandteilen bis zu einem Molekulargewicht von 146

Aufschluss über Entstehungs-geschichte des Titan und Temperaturverteilung der Titan-atmosphäre unter Berücksichti-gung der Aerosolkonzentration

Kenntnisse über die Bildung komplexer organischer Moleküle

Aufschluss über das Teilchen- und Strahlungsverhalten im frühen SonnensystemGas Chromatograph Mass Spectrometer


HASIHASI

multifunktionelles Instrument zur Bestimmung elektrischer Messgrößen, sowie von Temperatur, Druck und Beschleunigung in der Titanatmosphäre

Untersuchung des Auftretens von Blitzen und Donner

Abtastung der Titanober-fläche mittels Radar Huygens Atmospheric Structure

InstrumentIWF-Beitrag:

Mitarbeit bei Entwicklung und Bau der digitalen Signalprozessoreinheit zur Steuerung von fünf Messgeräten, Verarbeitung der Daten und Übertragung zum zentralen Bordcomputer


Mission Cassini/HuygensMission Cassini/Huygens Start: 15. (bzw. 16. MEZ) Oktober1997,

Cape Canaveral, USA viermaliges Schwungholen an

Venus (2 x), Erde und Jupiter zurückzulegende Strecke: 3,2 Mrd. km Ankunft am Saturn: 1. Juli 2004 Trennung von Cassini und Huygens:

25. Dezember 2004 Landung der Sonde Huygens:

14. Januar 2005 Dauer der Landesequenz: 2 – 2,5 h Messungen auf der Oberfläche des

Titan: 3 - 30 min. Missionsdauer von Cassini: 4 Jahre

ESA-Beitrag: ~ 287 Mio. €


Start Cassini/HuygensStart Cassini/Huygens

15. (16.) Oktober 1997Cape Canaveral

Raketentyp: Titan IV B / Centaur


Erik Christian, geb. 16.10.1997Erik Christian, geb. 16.10.1997


Autogramme für Titan Autogramme für Titan


SaturnbahnJupiterbahn

Erdbahn

Venusbahn

Flugbahn Cassini-HuygensFlugbahn Cassini-Huygens

1. Schwungholen an der Venus27. April 1998

2. Schwungholenan der Venus24. Juni 1999

3. Schwungholen an der Erde18. August 1999

Start15. (16.) Oktober 1997

4. Schwungholen am Jupiter30. Dezember 2000

Ankunft am Saturn1. Juli 2004

Kurskorrektur3. Dezember 1998

VVEJGA


Flugbahn Cassini/HuygensFlugbahn Cassini/Huygens


Landung auf TitanLandung auf Titan

14. Jänner 2005


„„Sonnenaufgang auf Titan“ Sonnenaufgang auf Titan“ (Lubos Perek)(Lubos Perek)


HUYGENS EVENTFallschirmabstieg in eine fremde Welt

IWF Graz14. Jänner 2005

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1 Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005 Willibald Riedler Willibald Riedler Graz, 14. Jänner 2005 Mission Cassini/Huygens Grazer Instrumente unterwegs zu Saturn