Cassini-Huygens – Der Schlüssel zum Saturnsystem
Die Raumsonde Cassini-Huygens war eine gemeinsame Mission der NASA, der ESA und der italienischen Raumfahrtagentur ASI, die zur detaillierten Erforschung des Planeten Saturn sowie seiner Ringe und Monde konzipiert wurde. Sie wurde im Oktober 1997 gestartet und benötigte fast sieben Jahre für die Reise zum Saturn, wobei sie die Schwerkraft von Venus, Erde und Jupiter für Swing-by-Manöver nutzte, um die nötige Geschwindigkeit zu erreichen. Im Juli 2004 schwenkte Cassini erfolgreich in einen Orbit um Saturn ein und begann ihre 13-jährige wissenschaftliche Hauptmission. Eine zentrale Leistung war die Trennung und Landung der europäischen Huygens-Sonde auf dem Saturnmond Titan im Januar 2005. Huygens durchquerte Titans dicke Atmosphäre und lieferte die ersten Bilder von der Oberfläche eines Mondes im äußeren Sonnensystem.
Cassini revolutionierte unser Verständnis der Saturnringe. Sie lieferte hochauflösende Bilder, die zeigten, dass die Ringe extrem dynamisch sind und ständig durch winzige „Shepherd Moons“ (Hirtenmonde) wie Pan und Daphnis geformt werden. Die Sonde entdeckte faszinierende Phänomene innerhalb der Ringe, darunter die sogenannten „Propeller“ – kleine, durch eingebettete Monde erzeugte, propellerartige Störungen. Cassini bestätigte, dass die Ringe primär aus nahezu reinem Wassereis bestehen und relativ jung sind, was im Gegensatz zu früheren Annahmen steht. Die Mission untersuchte auch die dicke, nebelartige Atmosphäre Saturns und lieferte neue Erkenntnisse über die starken Jetstreams. Sie beobachtete einen riesigen, sechseckigen Wirbelsturm am Nordpol Saturns, das sogenannte Hexagon, und untersuchte die Entstehung massiver Stürme in der Atmosphäre.
Die Monde des Saturnsystems erwiesen sich als wissenschaftliche Hauptattraktion. Auf Titan bestätigte Cassini die Existenz eines aktiven meteorologischen Zyklus, der dem der Erde ähnelt. Hierbei spielt jedoch flüssiges Methan anstelle von Wasser die Hauptrolle. Die Sonde kartierte Methanseen und -flüsse auf der Oberfläche und wies auf das Vorhandensein eines unterirdischen Ozeans aus Wasser und Ammoniak hin. Die vielleicht wichtigste Entdeckung war jedoch der Mond Enceladus. Cassini fand heraus, dass dieser kleine Eismond Kryovulkane besitzt, die riesige Fontänen aus Wasserdampf und Eispartikeln in den Weltraum schleudern. Durch den Flug durch diese Fontänen bewies Cassini, dass sich unter der Eiskruste von Enceladus ein globaler Salzwasserozean befindet, der geochemisch aktiv ist und wahrscheinlich die nötigen Voraussetzungen für mikrobielles Leben bietet. Cassini erforschte auch andere Monde, darunter den zweifarbigen Iapetus und den schwammartigen Hyperion.
Die Mission lieferte unschätzbare Daten zur Magnetosphäre Saturns und ihren komplexen Wechselwirkungen mit den Ringen und Monden. Nach 13 Jahren in Saturns Umlaufbahn und dem Sammeln von 453.000 Bildern und 635 GB an wissenschaftlichen Daten wurde die Mission aus Gründen des planetaren Schutzes beendet. Man wollte sicherstellen, dass die Sonde, die möglicherweise irdische Mikroben enthielt, niemals die Ozeane der Monde Enceladus oder Titan kontaminiert. Am 15. September 2017 stürzte Cassini kontrolliert in die obere Atmosphäre Saturns und verglühte dort, womit eine der erfolgreichsten interplanetaren Missionen in der Geschichte der Raumfahrt zu Ende ging.
Die wichtigsten Daten und Missionsfakten zur Cassini-Huygens-Mission (NASA/ESA/ASI), die das Saturnsystem erforscht hat.
Cassini-Huygens: Technische- und Flugdaten
| Kategorie | Details |
| Missionstyp | Saturn-Orbiter (Cassini) und Titan-Atmosphärensonde/-Lander (Huygens) |
| Organisation | NASA (USA), ESA (Europa), ASI (Italien) |
| Startdatum | 15. Oktober 1997 |
| Ankunft bei Saturn | 1. Juli 2004 (Einschwenken in den Orbit) |
| Huygens-Landung | 14. Januar 2005 (Auf dem Saturnmond Titan) |
| Masse | Ca. 5.712 kg (Startmasse, inkl. Huygens und Treibstoff) |
| Größe | Ca. 6,7 m hoch, 4 m breit |
| Energiequelle | Radioisotopen-Thermoelektrische Generatoren (RTGs), da Solarenergie zu weit von der Sonne entfernt nicht ausreicht. |
| Missionsende | 15. September 2017 („Grand Finale“) |
| Ende-Manöver | Kontrollierter Absturz und Verglühen in Saturns oberer Atmosphäre zur Vermeidung biologischer Kontamination der Monde Titan und Enceladus. |
| Gesamtreisezeit | Fast 20 Jahre (7 Jahre Flug, 13 Jahre Orbit) |
| Datenmenge | Rund 635 GB an wissenschaftlichen Daten und über 453.000 Bildern. |
Wissenschaftliche Instrumente
Cassini trug 12 wissenschaftliche Instrumente, Huygens trug 6, um Saturn, seine Ringe und Monde zu untersuchen.
| Instrument | Hauptfunktion (Cassini) |
| ISS (Imaging Science Subsystem) | Hochauflösende Kameras zur Aufnahme von Bildern der Ringe, der Monde und der Atmosphäre. |
| VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer) | Kartierung von Oberflächen, Ringen und Atmosphäre zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung und Temperatur. |
| RADAR | Kartierung der Oberfläche von Titan, die unter der dicken Atmosphäre verborgen ist, zur Entdeckung von Seen und Flüssen. |
| MAG (Magnetometer) | Messung der Stärke und Richtung von Saturns Magnetfeld und dessen Interaktion mit den Monden. |
| CDA (Cosmic Dust Analyzer) | Untersuchung von Eis- und Staubpartikeln, insbesondere aus den Fontänen des Mondes Enceladus. |
Die wichtigsten Ergebnisse der Cassini-Huygens-Mission (1997–2017).
Schlüssel-Ergebnisse der Cassini-Mission (Saturn-System)
1. Die Monde (Enceladus und Titan)
| Mond | Entdeckung(en) | Bedeutung |
| Enceladus | Globaler Salzwasserozean: Nachweis eines flüssigen Ozeans unter der Eiskruste durch Gravitationsmessungen. | Macht Enceladus zu einem der vielversprechendsten Orte für extraterrestrisches Leben im Sonnensystem. |
| Kryovulkanische Fontänen: Beobachtung riesiger Fontänen aus Wasserdampf und Eis, die vom Südpol ins All geschleudert werden. | Bestätigt die Existenz eines aktiven, warmen Inneren und die Ausgasung von Ozeanmaterial. | |
| Hydrothermale Aktivität: Nachweis von Silikatpartikeln in den Fontänen. | Bestätigt chemische Interaktion zwischen dem Ozean und dem Gesteinskern, die Energie für Leben liefern könnte. | |
| Titan | Huygens-Landung: Die Sonde landete auf der Oberfläche und lieferte Bilder. | Erste Landung auf einem Mond im äußeren Sonnensystem (Januar 2005). |
| Methan-Zyklus: Nachweis eines aktiven, erdähnlichen meteorologischen Zyklus, der auf flüssigem Methan und Ethan basiert. | Bestätigt Seen, Flüsse und Wolken aus Kohlenwasserstoffen in den Polarregionen. | |
| Innerer Ozean: Gravitationsdaten deuten auf einen unterirdischen Wasser-Ammoniak-Ozean hin. | ||
| Iapetus | Zweifarbige Oberfläche: Bestätigt die extreme Dichotomie der Oberfläche (hell und dunkel) sowie den äquatorialen Grat. | Rätselhafte Zusammensetzung und Erscheinung. |
2. Saturns Ringe
| Forschungsbereich | Entdeckung(en) |
| Ring-Dynamik | Beobachtung und detaillierte Kartierung von „Propeller“-Strukturen, die durch kleine, in den Ringen eingebettete Monde erzeugt werden. |
| Bestätigung der Rolle von „Shepherd Moons“ (Hirtenmonden) wie Pan und Daphnis bei der Formung der Ringkanten und Lücken. | |
| Zusammensetzung & Alter | Bestätigung, dass die Ringe fast vollständig aus reinem Wassereis bestehen. |
| Die Daten deuten auf ein relativ junges Alter der Ringe hin (im Gegensatz zum Planeten selbst). | |
| Einfluss von Enceladus | Nachweis, dass das Material aus den Enceladus-Fontänen den dünnen, äußeren E-Ring bildet. |
3. Saturns Planet und Atmosphäre
| Forschungsbereich | Entdeckung(en) |
| Atmosphäre | Detaillierte Beobachtung des sechseckigen Wirbelsturms (Hexagon) am Nordpol Saturns und dessen langfristiger Stabilität. |
| Verfolgung der Entstehung und Entwicklung eines globalen Riesensturms im Jahr 2010. | |
| Magnetosphäre | Detaillierte Untersuchung des komplexen Wechselspiels zwischen Saturns Magnetfeld, den Ringen und den Monden. |
| Das Ende | Grand Finale: 22 Orbits durch die bisher unerforschte Lücke zwischen Saturn und seinen innersten Ringen. |
