Forschung

Cassini-Huygens ISS

01.07.2015 — 31.10.2018

Reisen zu den großen Gasplaneten des äußeren Sonnensystems stellen die Raum­fahrt immer vor besondere Herausforderungen. Im Rahmen der Mission Cassini-Huygens ist es den US-amerikanischen und europäischen Raumfahrtagenturen gemeinsam gelungen, eine Sonde mit Landeeinheit zum über 1 Milliarde Kilometer entfernten Saturn zu senden, wo sie seit 2004 kontinuierlich wissenschaftliche Daten sammelt und spektakuläre und immer wieder überraschende neue Aufnahmen zur Erde funkt. Wissenschaftler der Arbeitsgruppe Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität sind am Kameraexperiment dieser Forschungsmission beteiligt.    Blick vom Mond Iapetus in Richtung Saturn (Bildquelle: NASA/JPL/Space Science Institute)     Die internationale Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA, ESA und ASI (italienische Weltraumagentur). Während die NASA bereits zwischen 1979 und 1981 erfolgreich Sonden zum Saturn entsandte (Pioneer 11 und Voyager), war die von der ESA gebaute Landekapsel Huygens der erste europäische Beitrag zu einer Weltraummission in das Äußere Sonnensystem. Cassini-Huygens ist 1997 in Florida gestartet und hat nach einer Reise von fast sieben Jahren und 3,5 Milliarden Kilometern im Jahr 2004 die Umlaufbahn des zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems erreicht. Im Dezember 2004 erfolgte die Abtrennung der Huygens-Landekapsel vom Cassini-Orbiter, und einen Monat später landete Huygens erfolgreich auf dem großen Saturnmond Titan. Cassini selbst umläuft bis heute den Saturn und erforscht auf seiner Reise durch das Saturnsystem intensiv die Magnetosphäre des Planeten sowie die Ringe und die Monde, von denen bisher über 60 entdeckt wurden. An Bord des Cassini-Orbiters befindet sich unter anderem das Imaging Science Subsystem (ISS), eine Kamera für Aufnahmen im Bereich des nahen Ultravioletts, des sichtbaren Lichtes sowie des nahen Infrarots. Die Arbeitsgruppe der FU Berlin beschäftigt sich in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof und mit Unterstützung der Nationalen Raumfahrtagentur mit der Planung und Auswertung von Bilddaten der Saturnmonde. Die Mission, ursprünglich bis 2008 geplant, verläuft so erfolgreich, dass sie inzwischen schon zweimal verlängert wurde und erst im September 2017 enden soll. Dadurch ergibt sich die Zeit für zahlreiche weitere Beobachtungen und Untersuchungen im Saturnsystem. Die Wissen­schaftler haben etwa ein Jahr lang exklusive Datenrechte, bevor die Bilder vom Planetary Data System (PDS) der NASA archiviert und der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Link zur Missionsbeteiligung der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung.    

Dawn

01.11.2015 — 31.07.2018

Die US-amerikanische Weltraumsonde Dawn befindet sich seit dem Start am 27.09.2007 von Cape Canaveral (Florida) auf einer mehrjährigen Mission zur Erforschung der Kleinkörper Vesta und Ceres im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Die NASA-Mission dient der Erforschung der Entstehung und Entwicklung dieser Körper als Zeugen der Frühgeschichte des Sonnensystems. Die Reise durch das innere Sonnensystem, bei der im Februar 2009 der Mars passiert wurde, hat die Raumsonde Dawn erfolgreich abgeschlossen und im Juli 2011 ihr erstes Ziel, Asteroid Vesta, erreicht. Ein Jahr lang sammelte die Sonde Daten von Vesta, bevor die zweieinhalb Jahre dauernde Reise zu ihrem zweiten Ziel, dem Zwergplaneten Ceres begann. Anfang 2015 hat die Sonde Ceres erreicht und liefert seitdem fortlaufend Daten über dessen Beschaffenheit, während sie sich der Oberfläche weiter annähert.     Mission Dawn: Raumsonde im Anflug auf Vesta (künstlerische Darstellung) Bildquelle: NASA/JPL-Caltech       Die Framing Camera (FC) ist das Kamera-Experiment an Bord der Sonde und wurde in Kooperation zwischen dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt. Die Arbeitsgruppe der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung an der FU Berlin ist an der wissenschaftlichen Prozessierung und Auswertung der Bilddaten beteiligt. In der niedrigsten Umlaufbahn der Sonde, in einer Höhe von 210 km, konnten Aufnahmen von der Oberfläche Vestas mit einer Auflösung von bis zu 20 m pro Bildpunkt erzeugt werden. Vestas Oberfläche wurde im Verlauf des um mehrere Monate verlängerten einjährigen Aufenthalts der Sonde nahezu vollständig erfasst. Die Kombination der Daten der Framing Camera, des Visible and Infrared Spectrometer (VIR) und des Gamma Ray and Neutron Detector (GRaND) bildet eine aussagekräftige Grundlage für das Verständnis der Entwicklung des Planetoiden. Sie ermöglicht einen Einblick in die Frühgeschichte des Sonnensystems und damit auch der Erde. Eine der Hauptaufgaben der Arbeitsgruppe an der FU Berlin besteht dabei in der Entwicklung eines chronostrati­­graphischen Systems. Die Datierung unterschiedlicher Oberflächenformen durch die Bestimmung der Kratergrößen-Häufigkeitsverteilung liefert den Wissenschaftlern wichtige Informationen, um die geologische Entwicklung und die Impaktprozesse auf Vesta besser verstehen zu können. Anhand eines detaillierten Verständnisses des Meteoriten­bombarde­ments auf Vesta können sehr viel besser entsprechende Zusammenhänge mit der Entwicklung des Meteoritenbom­barde­ments im jungen Sonnensystem erzeugt werden. Von besonderem Interesse ist dabei auch die Untersuchung der Materialverteilung gesteinsbildender Minerale und des Wassereises. Im Auftrag des Dawn Science Teams werden an der FU Berlin geologische Karten und Datierungen der Oberfläche von Vesta erstellt. Im April 2015 erreichte die Sonde Ceres, den größten Körper des Asteroidengürtels (487 km x 455 km Radius) und sammelte erste wissenschaftliche Daten mit einer Auflösung von circa einem Kilometer pro Pixel. Derzeit befindet sich die Sonde in der finalen Beobachtungsphase in einer Höhe von weniger als 400 km über der Oberfläche und erstellt Aufnahmen mit einer Auflösung von bis zu 50 m pro Pixel. Link zur Missionbeteiligung der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung    

Mars Express im Orbit

HRSC auf Mars Express

01.01.2017 — 31.12.2019

Mars Express ist die erste erfolgreiche europäische Mission zum Planeten Mars. Seit dem Start der Mission im Jahr 2003 haben die Experimente auf der Raumsonde wichtige Beiträge zur Oberflächengeologie, dem Untergrund, der Atmosphäre, zur Geschichte des Wassers und zur Frage nach Leben auf dem roten Planeten geliefert. Ein Experiment auf der Sonde ist die hochauflösende Stereokamera HRSC, welche die globale multispektrale und dreidimensionale Erfassung der Morphologie und Topographie der Marsoberfläche mit einer Auflösung von bis zu 10 Metern pro Bildpunkt zum Ziel hat. Zum jetzigen Zeitpunkt sind etwa 75% der Marsoberfläche dreidimensional erfasst worden. Die Raumsonde Mars Express der europäischen Raumfahrtorganisation ESA startete am 02.06.2003  mit einer Soyuz-Fregat-Rakete vom Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan. Am 25.12.2003 trat sie in eine Umlaufbahn des Planeten Mars ein. Die Umlaufbahn von Mars Express ist elliptisch mit einer maximalen Höhe von 10 530 km und einer minimalen Höhe von 330 km über der Marsoberfläche. Durch diese besondere Bahn-Geometrie werden Beob­ach­tungen der Marsmonde Phobos und Deimos sowie atmosphärische Profilmessungen ermöglicht. An Bord von Mars Express befinden sich folgende europäische Instrumentenbeiträge: HRSC, eine hochauflösende Stereokamera zur 3-D-Farbkartierung der Planetenoberfläche, MARSIS, ein Radaraltimeter zur Untersuchung der Untergrundstruktur des Planeten, das Fourierspektrometer PFS, das die Zusammensetzung der Atmosphäre untersucht, das Hyperspektral-Spektrometer OMEGA, das die Mineralogie des Planeten im sichtbaren und infraroten Bereich erfasst, das Spektrometer SPICAM, welches im ultravioletten Bereich arbeitet und den Aufbau der Atmosphäre untersucht, ASPERA, ein Gerät zur Plasma-Analyse und MaRS, ein Radioexperiment. Link zur Missionsbeteiligung der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung.

SFB Transregio 170

01.01.2016 — 31.12.2019

Teilprojekt A3: “Ancient bombardment of the inner solar system – Reinvestigation of the ‘fingerprints’ of different impactor populations” Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) “Late Accretion onto Terrestrial Planets” wird in einer Kooperation der Freien Universität Berlin mit der Technischen Universität Berlin, der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und dem Museum für Naturkunde das späte Wachstum von Erde, Mond und anderen Planeten im inneren Sonnensystem vor 4,5 bis 3,8 Milliarden Jahren untersucht. Von den 16 Teilprojekten des SFBs wird in der Arbeitsgruppe Planetologie und Fernerkundung das Teilprojekt A3 “Ancient bombardment of the inner solar system – Reinvestigation of the ‘fingerprints‘ of different impactor populations” bearbeitet. Der Fokus liegt hierbei auf den Einschlagskratern der Mondoberfläche und der Analyse von sogenannten Kratergrößen-Häufigkeitsverteilungen. Die Auswertung dieser Verteilungen ist ein gängiges Verfahren zur relativen und absoluten Datierung der Mondoberfläche. Es ist jedoch umstritten, ob die Einschlagskrater der Mondoberfläche auf die Präsenz einer oder mehrerer Impaktorpopulationen, insbesondere während der späten Wachstumsphase, zurückzuführen sind. Die derzeit gängigen Verfahren zur Datierung der Mondoberfläche gehen von der Annahme aus, dass sich die Herkunft der Projektile, die für Einschläge auf dem Mond verantwortlich sind, im Laufe der Zeit nicht geändert hat. Handelt es sich jedoch um ein Zusammenspiel mehrerer Populationen von Projektilen, hätte das einen signifikanten Einfluss auf die Methoden zur Altersdatierung. Um diesen Sachverhalt zu untersuchen, werden im Teilprojekt A3 detaillierte geologische Kartierungen, GIS-Analysen und Messungen von Kratergrößen-Häufigkeitsverteilungen durchgeführt. Ziel ist es, die Kraterverteilungen auf Hinweise auf verschiedene Impaktorpopulationen zu untersuchen und Regionen auf dem Mond, die in vorherigen Untersuchungen zu diesem Zweck ausgewählt wurden, bezüglich ihrer Eignung hierfür zu bewerten. Dadurch sollen bisher genutzte Verfahren zur Altersdatierung auf Grundlage von Kratergrößen-Häufigkeitsverteilungen verbessert und Erkenntnisse über eine mögliche zeitabhängige Produktionsfunktion auf dem Mond gewonnen werden. Aus diesen Untersuchungen ergeben sich neue Informationen über die Wachstumsgeschichte des Mondes und der Planeten des inneren Sonnensystems.           Kraterzählfläche auf der Mondoberfläche (links), aufgenommen von der Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC), und dazugehörige Kratergrößen-Häufigkeitsverteilung (rechts). Der in grün markierte Bereich zeigt eine Abweichung der gemessenen Verteilung der Einschlagskrater von der angenommenen Produktionsfunktion, welche im SFB Teilprojekt A3 untersucht werden soll.       Beteiligte in der Projektgruppe SFB Transregio 170 Dr. Gregory Michael(Ansprechpartner) Projektleitung Csilla Orgel Analyse von Kraterverteilungen Christian Riedel Analyse von Kraterverteilungen, Softwareentwicklung