Japanische Planetenmission Akatsuki: Venus zum Zweiten
Totgesagte leben länger – das könnte auch für die japanische Sonde Akatsuki (japanisch für: Morgendämmerung) gelten, die nach einem gescheiterten Manöver nun erneut unseren inneren Nachbarplaneten Venus ansteuern soll. Denn vor rund fünf Jahren war die Enttäuschung bei den Wissenschaftlern und Missionskontrolleuren der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA groß, als am 7. Dezember 2010 das geplante Abbremsmanöver misslang, das Akatsuki in eine Umlaufbahn um die Venus bringen sollte.
Das Haupttriebwerk von Akatsuki brannte statt zwölf Minuten für nur drei Minuten, bevor es ganz versagte. Anstatt in eine Umlaufbahn einzutreten, flog die Sonde nur an der Venus vorbei und umrundete seitdem die Sonne auf einer interplanetaren Bahn. Ganz aufgegeben hatte die JAXA ihre Sonde jedoch nicht – es bestand die kleine Hoffnung, dass Akatsuki genau fünf Jahre nach ihrer ersten Annäherung doch noch zu einem künstlichen Trabanten der Venus werden könnte.
Tatsächlich hat Akatsuki die fünf Jahre erstaunlich gut überstanden, obwohl sie dichter an die Sonne herankam als ursprünglich geplant. Dennoch hielt ihre Technik durch – und dies, obwohl rund 37 Prozent mehr Sonneneinstrahlung auf die Sonde traf, als es bei ihrer Konstruktion vorgesehen war. Immer wieder führte die JAXA Korrekturmanöver der Sondenbahn durch, um sicherzustellen, dass Akatsuki am 7. Dezember 2015 in die unmittelbare Nähe der Venus kommt. Gemäß der aktuellen Planung wird die Sonde während ihrer dichtesten Annäherung 541 Kilometer von der Venusoberfläche entfernt sein.
Da der Hauptantrieb definitiv hinüber ist – der Raketenmotor brannte beim Abbremsmanöver im Dezember 2010 offenbar durch – liegt es nun an den kleinen Steuerdüsen der Sonde, das Einschwenkmanöver zu vollziehen. Am 7. Dezember 2015 werden vier der acht Steuerdüsen für 20 Minuten und 33 Sekunden gezündet. Sie sind allerdings nicht dazu konstruiert, so lange ununterbrochen zu feuern. Die Triebwerke verringern hoffentlich die Geschwindigkeit der Sonde relativ zur Venus so weit, dass Akatsuki in eine stark elliptische Umlaufbahn um den Planeten eintritt. Dabei wird sich die Sonde bei jedem Umlauf mit rund 15 Tagen Dauer mehrere 100 000 Kilometer vom Planeten entfernen und sich wieder bis auf rund 500 Kilometer nähern.
Um den Steuerdüsen ihre Arbeit zumindest etwas zu erleichtern, wurden rund 65 Kilogramm Treibstoff abgelassen, den nur das defekte Haupttriebwerk hätte verwenden können. Insgesamt hat Akatsuki eine Masse von rund 600 Kilogramm. Sollte auch der neue Versuch scheitern, Akatsuki in eine Umlaufbahn um die Venus zu bringen, so haben die Wissenschaftler vorgesorgt: Unmittelbar nach Abschluss des Schubmanövers dreht die Sonde ihre Instrumente in Richtung des Planeten und nimmt so viele Bilder und Messdaten wie nur möglich auf. Somit könnte zumindest etwas Venusforschung betrieben werden.
Die Hauptaufgabe von Akatsuki ist die Beobachtung und Erkundung der dichten Venusatmosphäre mit ihren Dunstschichten und Wolken. Zudem soll sie im Infraroten die feste Planetenoberfläche unter die Lupe nehmen. Fünf ihrer sechs Instrumente sind Kameras, die die Venus vom Ultravioletten bis hinein ins mittlere Infrarot ins Visier nehmen. Das sechste Experiment sind die "Radio-Wissenschaften". Sie nutzen den Bordsender und die Bahnbewegung der Sonde um die Venus. Durch eine genaue Verfolgung der Radiosignale von Akatsuki lässt sich auf den inneren Aufbau des Planeten schließen, da sich Inhomogenitäten der Massenverteilung innerhalb der Venus der Bahnbewegung von Akatsuki aufprägen.
Die spektralen Empfindlichkeiten der fünf Kameras sind so gewählt, dass sie unterschiedlich tiefe Schichten der Venusatmosphäre beobachten können. Manche spektralen Fenster im Infraroten erlauben sogar eine eingeschränkte Beobachtung der festen Oberfläche. Im sichtbaren Licht verhindert eine permanente Wolkendecke aus Schwefelsäure jeglichen Blick auf die vulkanischen Landschaften der durchschnittlich 450 Grad Celsius heißen Oberfläche.
Die enorme Hitze entsteht durch einen extremen Treibhauseffekt der zu rund 96 Prozent aus Kohlendioxid bestehenden Atmosphäre, die auf der Oberfläche mit dem 90-Fachen des irdischen Atmosphärendrucks lastet. Zwar erhält Venus wegen ihres geringeren Abstands zur Sonne etwa das Doppelte der irdischen Sonneneinstrahlung, aber dies würde nicht für derart hohe Temperaturen ausreichen, bei denen die Metalle Zinn und Blei bereits schmelzen. Akatsuki soll vor allem das atmosphärische Geschehen beobachten. Zudem fahndet die Sonde auch nach aktiven Vulkanen auf der Venusoberfläche. Sie sollten sich durch ihre noch höheren Temperaturen um 1200 Grad Celsius im Infraroten deutlich auf den Wärmebildern abzeichnen. Erste Hinweise darauf fanden sich in den Infrarotbildern der europäischen Raumsonde Venus Express, die den Planeten von 2006 bis 2014 umrundete.
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