JUICE: Auch DLR ist mit an Bord!

  • 22. February 2013

ESA entscheidet sich bei der Jupiter-Mission für zwei Experimente vom DLR-Institut für Planetenforschung.

Als erste große Mission des ESA-Programms „Cosmic Vision 2015–2025“ soll der Jupiter Icy Moons Explorer JUICE drei Jahre lang das Jupitersystem erforschen. Der Start ist für 2022 geplant, nach acht Jahren soll die Raumsonde ihr Ziel erreichen und detaillierte Beobachtungen des größten Planeten im Sonnensystem und seiner Monde, Io, Ganymed, Kallisto und Europa machen. Im Fokus stehen hierbei die Wasserozeane unter den dicken vereisten Oberflächen einzelner Jupitermonde, die Vermessung der Himmelskörper ebenso wie deren Wechselwirkung mit dem gewaltigen Partikelbeschleuniger Jupiter und dessen Magnetfeld.

Dieses kontrastverstäkte Bildmosaik einer Region auf der südlichen Hemisphäre des Jupitermondes Europa zeigt zahlreiche Oberflächenmerkmale, wie sie typisch für die Eiskruste dieses Monds sind

Abb.: Dieses kontrastverstäkte Bildmosaik einer Region auf der südlichen Hemisphäre des Jupitermondes Europa zeigt zahlreiche Oberflächenmerkmale, wie sie typisch für die Eiskruste dieses Monds sind. Bräunlich gefärbte, geradlinig verlaufende (Doppel-)Bergrücken erstrecken sich quer über den Bildausschnitt. Dabei könnte es sich um gefrorene Überbleibsel einstiger "kryo"-vulkanischer Tätigkeit handeln. Eine geologisch ältere blaue Oberfläche, die aus fast reinem Wassereis besteht, liegt unter den Doppelgraten. Der Bildausschnitt deckt etwa eine Fläche von 800 Kilometer mal 350 Kilometer ab, die Aufnahme stammt von der NASA-Raumsonde Galileo vom 31. Mai 1998. (Bild: NASA, JPL)

Zur Nutzlast der Raumsonde JUICE gehören insgesamt elf Instrumente wie Kameras, Spektrometer, ein Laser-Höhenmesser und ein Eis-Bodenradar. In dem Projekt sind 15 Mitgliedsstaaten der ESA sowie die USA und Japan involviert. Das DLR ist an der Mission maßgeblich mit dem Kamerasystem JANUS (Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator, Camera System) und dem Laser Altimeter GALA (Ganymede Laser Altimeter) beteiligt. „Die Auswahl bezeugt die hohe technologische Leistungsfähigkeit und ist eine Bestätigung für das ausgezeichnete internationale wissenschaftliche Niveau des DLR“, begrüßt Tilman Spohn, Leiter des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin, die Entscheidung.

Neben Jupiter selbst stehen die drei großen Monde Ganymed, Callisto und Europa im Mittelpunkt der JUICE-Mission.

Abb.: Neben Jupiter selbst stehen die drei großen Monde Ganymed, Callisto und Europa im Mittelpunkt der JUICE-Mission. Unter deren dicken Eispanzern werden Ozeane aus Wasser vermutet – sogar Leben könnte dort entstanden sein. (Bild: ESA / AOES)

Das Kamerasystem JANUS wird in Kooperation mit italienischen Wissenschaftlern entwickelt. Die von Ralf Jaumann, DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin, und Pasquale Palumbo, Università degli Studi di Napoli „Parthenope“ in Neapel, entwickelte Kamera wird die Oberfläche der Eismonde des Jupiter kartieren und bei Ganymed eine globale Abdeckung erzielen. „Hiermit können wir lokale und vor kurzem oder möglicherweise heute noch geologisch aktive Regionen auf den Monden mit Auflösungen von nur wenigen Metern untersuchen“, konstatiert Jaumann. Darüber hinaus kann sie Veränderungen der Jupiteratmosphäre und mögliche Vulkanausbrüche auf dem Mond Io aufzeichnen.

Das zweite Experiment, GALA, ist ein Laser Altimeter, mit dem die Topografie des Mondes Ganymed global mit einer Höhengenauigkeit von 15 Zentimetern vermessen wird. GALA wird federführend von den DLR-Planetenforschern unter der Leitung von Hauke Hußmann mit japanischer Beteiligung entwickelt. Dieses Höhenmessinstrument ermittelt präzise die topografische Höhe aus der Laufzeit eines ausgesendeten und von der Mondoberfläche reflektierten Laserpulses. Hunderte Millionen solcher Einzelmessungen ermöglichen bei Kenntnis der Flugbahn der Sonde ein sehr genaues topografisches Modell der Oberfläche des Mondes. „Damit können wir erstmals eine detaillierte Karte mit den zum Teil geringen Höhenunterschieden auf Europa, Ganymed und Callisto erstellen“, erklärt Hußmann. Darüber hinaus lassen sich aus den Daten Informationen zum inneren Aufbau und zur Rotation der Jupitermonde ableiten.

Die zwei Vorbeiflüge der Raumsonde an Europa und die zwölf an Kallisto erlauben zwar keine vollständigen globalen Abdeckungen, aber es lassen sich hierbei hochgenaue topografische Profile der Jupitertrabanten gewinnen. Das Laser Altimeter bildet zusammen mit der Kamera JANUS und dem Radiowellenexperiment 3GM ein geophysikalisch-geodätisches Paket, mit dessen Hilfe die Gestalt der Monde, ihre geologische Aktivität und ihr innerer Aufbau bestimmt werden können.

Ganymed ist hier im Schnitt gezeichnet, um den vermuteten inneren Aufbau zu zeigen

Abb.: Ganymed ist hier im Schnitt gezeichnet, um den vermuteten inneren Aufbau zu zeigen. Ein dünner blauer Wasserozean liegt zwischen zwei Eispanzern, die den Kern aus Metall und Gestein umgeben. Der kleinere, innere Mond links im Bild ist Io, der keinen Eispanzer hat, dafür aber Schwefel-Geysire aufweist. Io liegt abseits von JUICEs geplanter Flugroute. (Bild: ESA)

Mit einem Äquatordurchmesser von rund 143.000 Kilometern ist Jupiter der größte Planet unseres Sonnensystems und gilt daher auch als Archetyp für die riesigen Gasplaneten. Mit seinen vier großen galileischen Monden bildet der Jupiter ein eigenes kleines Planetensystem. Unter der Oberfläche von Ganymed, Europa und Kallisto vermuten die Wissenschaftler riesige Ozeane aus flüssigem Wasser, die möglicherweise Leben beherbergen könnten. Die Mission JUICE zielt auf ein umfassendes Verständnis des Jupiter-Systems und die Entschlüsselung seiner Geschichte und seines Ursprungs. Neben den Bedingungen für die Planetenentstehung geht die Mission der grundlegenden Frage nach, wie das Sonnensystem funktioniert. Durch die Erforschung des Gasriesen, der rund 800 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt ist, und seiner Trabanten erhoffen sich die Wissenschaftler auch Rückschlüsse auf die Entstehung und Entwicklung von Leben. Diese Erkenntnisse können wiederum helfen, der Entstehung von Leben in Jupiter ähnlichen Systemen außerhalb unseres Sonnensystems auf die Spur zu kommen.

Auch das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) ist an zwei Instrumenten beteiligt. Es leitet den Bau des Submillimeter Wave Instruments (SWI) und steuert zum Teilcheninstrument Particle Environment Package (PEP) das Elektronenspektrometer bei (wir berichteten).

DLR / OD

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