Venus Express: Hoch über den Wolken
Die ESA-Sonde Venus Express wurde nach einem gewagten Experiment - dem so genannten Aerobraking – vom Kontrollteam im Satellitenkontrollzentrum der ESA in Darmstadt auf eine neue Umlaufbahn um die Venus gebracht. Von dort aus wird sie die Beobachtung des faszinierenden Planeten für einige weitere Monate fortsetzen.
Das Anheben des Orbits erfolgte nach einem Monat voller Aerobraking-Manöver, bei dem die Raumsonde während ihrer größten Annäherungen an den Planeten auf einer Höhe zwischen 131 Kilometern und 135 Kilometern für jeweils einige Minuten in dessen Atmosphäre hinein- und wieder heraustauchte.
Zuvor umkreiste die Sonde unseren Nachbarplaneten im Routinebetrieb innerhalb von 24 Stunden auf einer elliptischen Umlaufbahn. Das heißt, am Südpol des Planeten war sie 66.000 Kilometer von der Oberfläche der Venus entfernt, am Nordpol lediglich 250 Kilometer – damit befand sie sich gerade noch oberhalb der Atmosphäre.
Aber acht Jahre nach dem Start und mit zunehmend schwindendem Treibstoff startete das Venus Express-Team ein gewagtes Aerobraking-Manöver, mit dem die Sonde schrittweise tiefer in die Atmosphäre des Planeten eintauchen sollte.
Bei dem Experiment konnten bislang noch nicht angesteuerte Regionen der Atmosphäre direkt untersucht werden. Zudem wurden Informationen über das Verhalten einer Raumsonde gesammelt, wenn diese mit hoher Geschwindigkeit auf die dünnen oberen Atmosphärenschichten trifft.
Venus Express konnte wichtige Daten zur Atmosphäre der Venus sammeln
Ein Aerobraking-Manöver kann dazu genutzt werden, die Geschwindigkeit einer Sonde, die sich einem Planeten oder Mond mit Atmosphäre nähert, abzubremsen, sie in den richtigen Orbit zu bringen und ihre Umlaufbahn von einer elliptischen in eine eher kreisförmige Umlaufbahn zu ändern. Dadurch muss man weniger Treibstoff vorsehen, was viele weitere Vorteile mit sich bringt. Diese Technik soll auch bei zukünftigen Missionen verwendet werden. Die Venus Express-Experimente werden bei den Planungen dazu helfen.
„Wir haben wertvolle Daten zur Atmosphäre der Venus in einer Region gesammelt, die mit anderen Mitteln schwierig zu erforschen ist“, sagt Håkan Svedhem von der ESA, Projektwissenschaftler für Venus Express.
„Die Ergebnisse zeigen, dass die Atmosphäre anscheinend sehr viel variabler ist, als zuvor für diesen Höhenbereich angenommen wurde. Wir benötigen jedoch weitere Analysen, um diese Variationen angemessen zu erklären.“
In Höhen zwischen 165 Kilometern und 130 Kilometern erhöht sich die Dichte der Atmosphäre etwa um den Faktor Eintausend. Dies bedeutet, dass die Kräfte und Belastungen, die auf Venus Express einwirkten, erheblich höher waren als im Routinebetrieb.
Darüber hinaus war die Sonde extremer Hitze ausgesetzt. Bei mehreren Flügen durch die Atmosphäre, die jeweils 100 Sekunden dauerten, stieg die Temperatur um mehr als 100 ° Celsius an.
Zudem war der atmosphärische Widerstand bei diesen geringen Höhen so groß, dass sich die Form der Umlaufbahn der Sonde änderte und sich ihre Umlaufzeit somit um mehr als eine Stunde verringerte.
„Die Venussonde hat sich als sehr robust erwiesen und anscheinend in keinem Bereich erheblichen Schaden genommen, eine detaillierte Auswertung steht jedoch noch aus“, erklärt Jörg Fischer, Flugingenieur von Venus Express.
Am Ende der Manöver wurde die Sonde durch 15 Zündungen angehoben, die verhinderten, dass sie in die Atmosphäre stürzt. Mit der letzten Zündung am 24. Juli wurde Venus Express auf eine Höhe von 460 Kilometer (größte Annäherung an den Planeten) und 63 000 Kilometer (größter Abstand zum Planeten) gebracht. Die Umrundung der Venus in diesem neuen Orbit dauert 22 Stunden und 24 Minuten.
„Während der 15 Manöver feuerte jedes Triebwerk mehr als 8000 Pulse und verbrannte insgesamt ca. 5,2 Kilogramm Treibstoff, um die Sonde auf die gewünschte neue Höhe zu bringen“, ergänzt Jörg Fischer.
Die Sonde hat das Aerobraking-Experiment gut überstanden
Durch die Schwerkraft wird die Sonde langsam wieder in eine niedrigere Umlaufbahn absinken. Da jedoch höchstens noch einige wenige Kilogramm Treibstoff verbleiben, sind weitere Steigungsmanöver unter Umständen nicht mehr möglich. Falls keine weiteren Korrekturen mehr vorgenommen werden, wird Venus Express vermutlich im Dezember ein letztes Mal in die Atmosphäre eintauchen und ihr feuriges Finale erleben.
Die Sonde hat das Aerobraking-Experiment gut überstanden und wurde erfolgreich auf eine höhere Umlaufbahn gebracht. Nun werden alle wissenschaftlichen Experimente wieder aufgenommen, sodass die detaillierte Beobachtung des Planeten Venus mindestens einige weitere Monate fortgeführt werden kann.
„Wir freuen uns über den Erfolg des experimentellen Aerobraking-Manövers und sind schon gespannt darauf, in den kommenden Monaten die detaillierten Daten auszuwerten. Bis dahin genießen wir den Ausblick von unserem neuen Orbit um die Venus und arbeiten daran, den wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn dieser spannenden Mission weiterhin zu vergrößern.“, erklärt Patrick Martin, Missionsmanager von Venus Express.
Auch in den vergangenen acht Jahren ihres Betriebes konnte die Mission Venus Express schon entscheidende Entdeckungen machen.
Anmerkungen für Redakteure:
Am Ende der Mission erfolgt ein abschließender Bericht. Bis dahin werden Zwischenberichte über den Rocket Science Blog und @esaoperations auf Twitter zur Verfügung gestellt.
Ansprechpartner
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
Håkan Svedhem
ESA Venus Express project scientist
Email: hakan.svedhem@esa.int
Jörg Fischer
ESA Venus Express operations engineer.
Adam Williams
ESA Venus Express operations manager
Patrick Martin
ESA Venus Express mission manager
Email: pmartin@sciops.esa.int
