Reise ins äußere Sonnensystem
Am 4. Januar 2000 erreicht das Roboterpaar den zwischen Mars und Jupiter liegenden Asteroidengürtel. Seine Flugroute ist so gewählt, dass es am 23. Januar 2000 den Asteroiden Masursky in 1,5 Millionen Kilometer Entfernung passiert. Die mit der Telekamera gewonnenen Aufnahmen zeigen ihn als winziges Pünktchen. Er bleibt bis zur vollständigen Durchquerung des Gürtels Mitte April 2000 die einzige Begegnung mit einem Asteroiden. Der interplanetare Raum ist leerer, als der Begriff „Gürtel“ es suggeriert.
Erst in Jupiternähe kommt es zur nächsten „Begegnung“. Am 18. Dezember fliegt das irdische Kundschafterteam 4,4 Millionen Kilometer am Jupitermond Himalia vorbei und gewinnt mit der Telekamera die ersten Aufnahmen des 1904 entdeckten Mondes.
Am Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems, folgt am 30. Dezember 2000 das vierte und zugleich letzte Swingby-Manöver. Trotz der enormen Distanz von 9,72 Millionen Kilometer wird das Raumsondentandem aufgrund der riesigen Masse vom Jupiter noch um mehr als 2,3 km/s) beschleunigt. Dadurch kann zwar die Flugzeit zum Saturn erneut um knapp zwei Jahre verkürzt werden. Doch liegen noch weit über dreieinhalb Jahre Flug vor den Robot-Spähern. Diese Zeiten verdeutlichen die enormen Distanzen zwischen den Planeten im äußeren Sonnensystem.
Während das Sondenpaar auf seiner sicheren Bahn ruhig dem Saturn zusteuert, herrscht auf der Erde Hochbetrieb. Forscher, Techniker, Bahnmechaniker und Flugkontrolleure müssen den detaillierten Flugplan für die Jahre 2004 bis 2008 erstellen und minutiös ausfeilen. Außerdem sorgte ein unerwartetes Problem für Sonderschichten (siehe Background-Artikel „Späherduo an Erde: Wir haben ein Problem“).
Bahnmechaniker als Zauberer von Zeit und Energie
Was hat nun die von Bahnmechanikern ausgetüftelte Route energetisch gebracht? Lassen wir an dieser Stelle den ESOC-Missionsanalysten Michael Khan Bilanz ziehen:
„Cassini/Huygens hat während seiner langen Reise zum Saturn folgende Geschwindigkeitszuwächse erfahren: 7 km/s (erster Venus-Swingby) + 0,4 km/s (Bahnmanöver nahe Marsbahn) + 6,7 km/s (zweiter Venus-Swingby) + 5,5 km/s (Swingby an der Erde) + 2,3 km/s (Jupiter-Swingby). Das macht zusammen 21,9 km/s, von denen aber nur 0,4 km/s von Triebwerken aufgebracht wurden, den Rest gab es sozusagen gratis. Die Reisedauer lag bei weniger als 7 Jahren.“
Zieht man einen Vergleich zwischen Reiserouten, Flugzeiten und Startmassen, wird die Swingby-Kunst erst recht deutlich:
Wenn Cassini/Huygens direkt von der Erde zum Saturn gestartet worden wäre, dann hätte die Oberstufe der Titan-Trägerrakete die Fracht auf über 15 km/s beschleunigen müssen. Das Raumsondentandem wäre dann ohne Swingbys insgesamt 11 Jahre bis zum Saturn unterwegs gewesen – bei weniger als 1,5 Tonnen Startmasse.
Mit der Swingby-Technik jedoch konnte Cassini/Huygens den Saturn in weniger als 7 Jahren erreichen – zudem bei der fast vierfachen Startmasse von 6 Tonnen!
Erste Ergebnisse: Überraschungen bei der Venus
Swingby-Manöver dienen ja nicht nur zum Beschleunigen der Raumsonden. Wissenschaftler nutzen gern diese Gelegenheiten, um jeden angeflogenen Himmelskörper gründlich zu untersuchen und ihre Instrumente zu kalibrieren. Mögliche Störungen lassen sich angesichts der langen interplanetaren Flugzeiten dann zumeist noch beheben. Es können aber auch Alternativen entwickelt werden. Wie wichtig diese Checks gerade für Cassini/Huygens sind, wird im Background-Artikel „Späherduo an Erde: Wir haben ein Problem“ ausführlich dargelegt.
Bei den Planeten-Swingbys konnten erste wichtige Ergebnisse erzielt werden. Das eigentlich für die Saturnmonde konstruierte Radar lieferte von der stets wolkenumschlossenen Venus die bisher genauesten Kartierungen mehrerer Regionen. Auch über das Wetter des Morgen- und Abendplaneten wissen wir jetzt mehr. Entgegen der Erwartung, es würde in der dichten Atmosphäre zu pausenlosen Gewittern und Blitzentladungen kommen, konnte Cassini in der bis zu 40 Kilometer hohen Wolkendecke keine Blitze feststellen. Gewitter scheint es also auf der Venus nicht zu geben oder sie stellen eine große Seltenheit dar.
Sicher an der Erde vorbei
Vom Swingby-Manöver an der Erde am 18. August 1999 existieren – bis auf wenige Fotos vom Erdtrabanten – keine Ergebnisse. Die empfindlichen Elektronikbauteile der Bordgeräte mussten nämlich während des nahen Vorbeiflugs an unserem Heimatplaneten vor unerwünschter Aufheizung durch die Sonne geschützt werden. Hierzu wurde die an der Spitze von Cassini befindliche Hochleistungsantenne HGA auf unser Zentralgestirn ausgerichtet. Damit waren aber zugleich auch die Bordgeräte abgeschirmt. Was natürlich kein Problem darstellte, schließlich ist der blaue Heimatplanet der bestuntersuchte Himmelskörper.
