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Raumfahrt: Zurück ins Reich der Gasriesen

Während die Sonde Phoenix auf dem Mars die ersten Gesteinsproben entnimmt, wollen die Experten von Nasa und Esa noch weiter hinaus: Sie beraten in Kalifornien über neue Missionen ins äußere Sonnensystem, die Erkenntnisse über Jupiter, Saturn und ihre Monde bringen sollen.

Von Guido Meyer

Die letzte Mission zum Jupiter endete, als die US-Raumsonde Galileo in der Atmosphäre des Gasriesen verglühte. Die Nasa hatte die Sonde gezielt abstürzen lassen. Denn man wollte verhindern, dass Galileo auf einen der Jupitermonde stürzt und diesen mit irdischen Mikroben verunreinigt.

Nun planen die US-Raumfahrtbehörde Nasa und die europäische Esa weitere Missionen zum Jupiter, in spätestens in zehn Jahren wollen die Amerikaner einen neuen Anlauf wagen. "Wir wollen das ganze Jupiter-System erforschen, nicht nur einen einzelnen Mond", so Thomas Spilker vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der Nasa in Pasadena, Kalifornien. Die vier größten Begleiter Jupiters seien dabei am interessantesten. Es sind die Galileischen Monde Io, Europa, Ganymed und Callisto. "Wir möchten aber auch die Ringe des Planeten untersuchen und die Wechselwirkung seiner Magnetosphäre mit den Monden Jupiters."

Flüssiges Wasser unterm Eispanzer?

Das JPL hat dazu den Jupiter Systems Observer entworfen, eine Raumsonde, die sechs Jahre unterwegs wäre, auf ihrer Reise bei der Venus und der Erde Schwung holen würde und 2023 endlich im Jupiter-System ankäme. Nach ihrer Ankunft träte die Sonde zunächst in eine Umlaufbahn um den Gasplaneten ein, von wo aus sie dann drei Jahre lang das gesamte System durchflöge. Diese Sonde müsste sehr viele Korrekturmanöver durchführen und deswegen eine Unmenge an Treibstoff mit sich führen. Der zylinderförmige Tank muss daher länger und dicker als ein Mensch sein. Auch das Teleskop des Observers wird fast doppelt so groß sein wie die auf den Vorgängermissionen Voyager und Galileo und damit wesentlich stärker.

Mit einem Radar wollen die Astronomen unter die Oberfläche der Monde blicken und so die Geologie der tieferen Schichten untersuchen. Alle vier Galileischen Monde haben einen Eispanzer, werden aber durch die Anziehungskraft des nahen Jupiters ständig durchgeknetet. Diese Energiezufuhr von außen könnte dafür sorgen, dass sich unter den Eisschichten flüssiges Wasser befindet. Nach ihrer dreijährigen Lebenszeit soll die Sonde in einen Orbit um Ganymed eintreten und dort bis zum Missionsende bleiben.

Ist Europa bewohnbar?

Neben dem Jupiter Systems Observer entwirft das JPL derzeit eine zweite Sonde ins Jupiter-System, die sich ausschließlich um den Mond Europa kümmern würde: den Europa Explorer. Auch auf dieser Mission soll ein Radar unterirdische Wasservorkommen nachweisen. "Wir wollen herausfinden, ob Europa bewohnbar ist", sagt Robert Pappalardos, Chef-Wissenschaftler am JPL. "Wir glauben, dass dies ein Ort ist, an dem organische Moleküle überleben könnten." Dazu jedoch müssten die Wissenschaftler zunächst Klarheit darüber gewinnen, welche Art von Meer es dort gibt, wo genau sich das Wasser befindet und wie dick das Eis darüber ist. Weitere Fragen sind, wie sich die Oberflächenchemie zusammensetzt und welche geologischen Phänomene die bizarre Kruste Europas entstehen lassen.

Auch die europäische Weltraumagentur Esa plant im Rahmen ihres Cosmic-Vision-Programms mit der Laplace-Mission erstmals einen Trip ins Jupiter-System. Hier steht neben den Monden Io, Callisto und Ganymed ebenfalls Europa im Zentrum des Interesses. Es ist daher wahrscheinlich, dass sich Nasa und Esa bis Jahresende auf ein gemeinsames Konzept einigen werden. Die Esa könnte einen Lander für Europa zur Jupiter-Mission beisteuern, ähnlich der europäischen Abstiegssonde Huygens, die 2005 auf dem Saturn-Mond Titan gelandet ist. Japan hat ebenfalls Interesse angemeldet, eine Tochtersonde mitfliegen zu lassen. Vielleicht wird am Ende des Workshops bereits Klarheit über das genaue Design, die Aufgaben und den Zielort einer neuen internationalen Sonde ins Reich des Gasriesen herrschen.

Pfeilförmige Geschosse an Bord

Auch der benachbarte Gasriese, der Ringplanet Saturn, bleibt für die Astronomen interessant. Eine der jüngsten Entdeckungen im Saturn-System betrifft seinen Mond Enceladus. Auf ihm hat die amerikanische Sonde Cassini Geysire nachgewiesen, die Eiskristalle und Wasserdampf fast 500 Kilometer hoch ins All speien. Flüssiges Wasser unter der Oberfläche ist wahrscheinlich, Leben damit möglich. "Es wäre großartig, eine Sonde in einer Umlaufbahn um Enceladus zu haben, um so Temperaturveränderungen bei den Geysiren zu beobachten", so der Wunsch Julie Castillos aus der Abteilung Planetary and Life Detection Sciences beim JPL. "Auch könnten wir so den gesamten Mond beobachten, denn bislang haben wir nur von etwa der Hälfte seiner Oberfläche gute Bilder."

An die Entdeckungen der Nasa-Sonde will Europas Weltraumagentur Esa anknüpfen, die als Nachfolger für das amerikanisch-europäische Cassini-Huygens-Projekt die Mission TANDEM plant, die "Titan AND Enceladus Mission". "Wir wollen zunächst eine Sonde in eine Umlaufbahn um die beiden Saturn-Monde Enceladus und Titan schicken", erläutert Athena Coustenis vom Labor für Weltraumwissenschaften des Observatoriums Paris. Diese Sonde werde Penetratoren an Bord haben - pfeilförmige Geschosse, die auf Enceladus einschlagen. "So wollen wir Informationen über den inneren Aufbau des Mondes erhalten, darüber, was die Geysire verursacht, warum sie nur am Südpol auftreten und ob es dort auch Wassereis gibt." Auf einem zweiten Raumschiff werden Experimente platziert sein, die Nachbarmond Titan vor Ort untersuchen sollen. Es soll einen Ballon aussetzen und mehrere Sonden, die auf der Oberfläche landen.

Ein Ort voller organischer Moleküle

Ebenfalls mit einem Ballon will die Nasa zu diesem zweitgrößten Mond unseres Sonnensystems: Der Titan Explorer soll den Himmelskörper vier Jahre lang umkreisen und dabei sowohl einen Ballon als auch eine Abstiegssonde absetzen, wie Hunter Waite von der Abteilung für Weltraum- und Ingenieurswissenschaften am Southwest Research Institute in Texas erläutert. "Wir wollen Titan nicht nur mit einer hohen Auflösung global kartografieren, sondern auch teilweise fotografieren und mit einem Radar untersuchen. So würden wir Informationen erhalten über den mineralogischen Aufbau des Mondes." So soll der Lander vor Ort die chemische Zusammensetzung des Bodens bestimmen. "Titan ist ein Ort voller organischer Moleküle, die wir untersuchen wollen, indem wir Proben seiner Oberfläche entnehmen", so die Planungen des amerikanischen Astronomen.

Da beide Projekte, Europas Tandem und Amerikas Titan Explorer, technisch anspruchsvoll und mehrere Milliarden Euro teuer wären, haben Esa und Nasa nun eine Arbeitsgruppe gegründet, die einen Vorschlag erarbeiten soll, wie beide Missionen - ähnlich dem Cassini/Huygens-Projekt - zusammengelegt werden können. 2020 könnte die Reise ins Saturn-System beginnen.