1 Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003 Willibald Riedler Graz, 3. Oktober 2003 Raumsonde Cassini/Huygens: Raumsonde Cassini/Huygens: Auf dem Weg zu Saturn und Auf dem Weg zu Saturn und Titan Titan Institut für Weltra Institut für Weltra umforschung umforschung Österreichische Akade Österreichische Akade mie der Wissenscha mie der Wissenscha ften ften
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1 Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003 Willibald Riedler Graz, 3. Oktober 2003 Raumsonde Cassini/Huygens: Auf dem Weg zu Saturn und Titan Institut für Weltraumforschung.
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Auf dem Weg zu Saturn und Auf dem Weg zu Saturn und TitanTitan
Institut für WeltraInstitut für WeltraumforschungumforschungÖsterreichische AkadeÖsterreichische Akademie der Wissenschamie der Wissenschaftenften
2Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Beginn der experimentellen Beginn der experimentellen Weltraumforschung in ÖsterreichWeltraumforschung in Österreich
Start der ersten in Graz gebauten Messgeräte am 26. November 1969
Institut für Nachrichtentechnik und Wellenausbreitung der Technischen Hochschule (bzw. Technischen Universität) Graz
Andøya, Norwegen
3Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Institut für Weltraumforschung (IWF)Institut für Weltraumforschung (IWF)Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW)Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW)
1972 – 1983 Direktor: Prof. Otto Burkard Stellvertreter: Prof. Willibald Riedler
Seit 2001 Direktor: Prof. Hans Sünkel Stellvertreter: Prof. Helmut O.
Rucker >70 Mitarbeiter neuer Standort in Graz-Messendorf:
ÖAW-Forschungszentrum GrazSchmiedlstraße 6
1984 - 2000 Direktor: Prof. Willibald Riedler Stellvertreter: Prof. Siegfried
Bauer, Prof. Hans Sünkel (ab 1999)
4Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Physik des erdnahen WeltraumsLeiter: Prof. Helmut O. Rucker (seit 1999) Magnetosphärenphysik Atmosphärenphysik Kometen/Oberflächen
ForschungsschwerpunkteForschungsschwerpunkteExperimentelle WeltraumforschungLeiter: Prof. Wolfgang Baumjohann (seit 2001) Entwicklung und Bau von Satellitenexperimenten Datenauswertung und Forschung in der
Weltraumplasmaphysik
5Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Abgeschlossene MissionenAbgeschlossene Missionen
Mission Land/Agentur Ziel Start Venera 13/14 SU Venus 1981Spacelab ESA Physik/Technologie 1983Vega 1/2 SU Venus, Komet Halley 1984Phobos 1/2 SU Mars 1988Austromir SU Physik/Techn./Medizin 1991Mars 96 SU Mars 1996Interball SU Erdmagnetosphäre 1996Mars Global Surveyor USA Mars 1996Equator-S BRD Erdmagnetosphäre 1997
6Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Laufende/Zukünftige MissionenLaufende/Zukünftige MissionenMission Agentur Ziel StartCassini/Huygens NASA/ESA Saturn, Titan 1997Cluster ESA Erdmagnetosphäre 2000Mars Express ESA Mars 2003DoubleStar CNSA/ESA Erdmagnetosphäre 2003Rosetta ESA Komet Churyumov-Gerasimenko 2004COROT CNES Astronomie 2005Venus Express ESA Venus 2005GOCE ESA Erdschwerefeld 2006Dawn NASA Asteroiden Vesta & Ceres 2006THEMIS NASA Erdmagnetosphäre 2006Netlander CNES Mars 2009BepiColombo ESA/ISAS Merkur 2011Solar Orbiter ESA Sonne 2012
7Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
SonnensystemSonnensystem1 Merkur
K
123
45
6
7
8
9 2 Venus
3 Erde
4 Mars
5 Jupiter
6 Saturn
7 Uranus
8 Neptun
9 Pluto
8Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
GrößenvergleicheGrößenvergleiche
Voyager-Sonden der NASA
Sonne
Merkur
Venus
Erde
Erdmond
MarsKallisto
Ganymed
Europa
Io
Amalthea
Jupiter
9Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
SaturnSaturn mittlerer Abstand von der
Sonne: 1.427 Mio. km Dauer des Saturnjahres:
29,5 Erdjahre Dauer des Saturntages: 10h 39m
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)
18 bekannte Monde
10Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Magnetosphären im SonnensystemMagnetosphären im Sonnensystem
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.
14Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Christiaan HuygensChristiaan Huygens
entdeckte die Ringe des Planeten Saturn und 1655 seinen größten Mond, Titan
erklärte das Licht als eine Wellenbewegung
fand die Gesetze des elastischen Stoßes und der Fliehkraft
Erfinder der Pendeluhr erklärte die Doppelbrechung
Den Haag, 1629 - 1695
niederländischer Physiker und Astronom
15Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Raumsonde Cassini/HuygensRaumsonde Cassini/Huygens Orbiter (= Cassini) wird
Saturn ab 1.7.2004 (Erreichen der Saturn-Umlaufbahn) umkreisen (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)
16Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
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)
17Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
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
18Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Landesonde HuygensLandesonde Huygens
Gewicht: 320 kg, davon 48 kg Nutzlast
Durchmesser: 2,7 m
europäischer Teil der Raumsonde Cassini/Huygens
erste direkte (in-situ) Messungen in der Atmosphäre des Saturnmondes Titan, deren Zusammensetzung ähnlich jener der Erde in Urzeiten vermutet wird
u.a. eventueller Nachweis von Blitzen, die vielleicht für die Entwicklung organischer Moleküle verantwortlich sind
19Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
Instrumente auf HuygensInstrumente auf Huygens1. 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
20Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
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
IWF-Beitrag: Leitung der Entwicklung
der Elektronik und Software Aerosol Collector and Pyrolyser
21Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
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
23
1
22Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
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 Sonnensystem
Gas Chromatograph Mass Spectrometer
23Alexandra Scherr, IWF Graz, 2003
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 Instrument
IWF-Beitrag: Mitarbeit bei Entwicklung und Bau der
digitalen Signalprozessoreinheit zur Steuerung von fünf Messgeräten, Verarbeitung der Daten und Übertragung zum zentralen Bordcomputer