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New Horizons - Die Mission

Einleitung

Dieser Artikel beschreibt die Versuche in den letzten Jahren eine Sonde zu dem noch letzten noch unerforschten Planeten unseres Sonnensystems zu schicken: Pluto. Neben einer Beschreibung der New Horizons Sonde wird auch die Pluto-Kuiper Express Sonde beschrieben.

Damit dies nicht zu lang wird habe ich ihn in 3 Teile aufgeteilt:

Die Mission

An dieser Stelle nun eine laufende aktualisierte Beschreibung der Mission. Beginnend im Juni 2004. Ich ergänze neue Informationen unten, so dass es durchaus auch Widersprüche geben kann die durch neue Nachrichten entstehen.

Im Sommer 2003 bekam New Horizons auch von der Wissenschaft Unterstützung: Die Atmosphäre von Pluto bildet sich nur bei der Passage des sonnennächsten Punktes. Berechnungen ergaben, dass diese bei steigender Entfernung von der Sonne wieder ausfriert. Seit 1999 ist Pluto wieder weiter von der Sonne entfernt, als jeder andere Planet, und man rechnete mit dem Beginn des Ausfrierens um 2010-2012. Bis die Sonde 2015 bei Pluto ankommt könnten wichtige Teile der Atmosphäre oder die ganze Atmosphäre schon wieder kondensiert sein. Beobachtungen bei einer Sternbedeckung im Sommer 2003 zeigten jedoch, dass sich die Atmosphäre von Pluto weiter ausdehnt. Offensichtlich reagiert Pluto durch seine große Entfernung von der Sonne und die hohe Albedo der Oberfläche sehr zeitverzögert. So stehen die Chancen gut, dass auch 2015 noch eine Atmosphäre nachweisbar ist.

Allerdings ist das Projekt seit Juli 2004 gefährdet. Im Los Alamos Forschungszentrum werden aus russischen Plutonium die 72 RTG-Pellets für die Stromversorgung hergestellt. Im Juli 2004 fehlten dort zwei Disketten, eventuell sogar mit geheimen Daten. Sofort stellte man alle Arbeiten ein, auch an den Pellets für New Horizons. Fünf Wochen später nahm man die Arbeit wieder auf, doch nun wird es kritisch: Bis Dezember 2004 muss der RTG in die Sonde eingebaut werden. Es gibt 36 Pellets, die von Cassini übrig sind und weitere 18 waren fast fertig. Ob man die restlichen 18 in der verbleibenden Zeit schafft ist zweifelhaft. Mann muss man New Horizons entweder mit weniger Pellets starten (mind. 61 für eine eingeschränkte Mission bei Pluto, ohne Passage eine Kuiper Objekts) oder den Start um ein Jahr verschieben. Das verlängert aber die Mission um 3-4 Jahre und bedeutet so neben dem Risiko des Einfrierens der Atmosphäre ausfriert auch zusätzliche Kosten von 60-80 Millionen USD.

So hat man sich im Oktober 2004 bitteren Herzens entschlossen den Start zwar 2006 durchzuführen, aber nur die Pellets zu nehmen die fertig wurden. Diese erlauben eine Stromversorgung von 182 Watt bei Pluto. Das ist das Minimum für den Betrieb der Experimente. Bei einem Vorbeiflug an einem Kuiper Objekt reicht der Strom allerdings nicht mehr für alle Instrumente. Wäre der RTG mit allen Pellets befüllt worden, so wären bei Pluto noch 228 Watt zur Verfügung gestanden, was für einen Vorbeiflug an einem KBO gereicht hätte. Aus dem Strom kann man errechnen, dass die Sonde mit 58 Pellets starten wird. Dies entspricht auch den NASA Angaben von 80 % des vorgesehenen Stroms. Bei Pluto ist so ein eingeschränkter Betrieb möglich, indem man weniger heizt um Instrumente und Raumsonde betriebsbereit zu halten. Doch für eine Passage eines Kuipergürtelobjektes reicht der Strom nicht mehr, denn dieser findet noch später statt. Dafür bräuchte New Horizons mindestens 90 % des geplanten Stroms.

Mehr noch: Im Oktober 2004 wurde bekannt, dass Ralph um mehrere Monate im Zeitplan hinterherhinkt und deutlich teurer wird als vorgesehen. Sollte Ralph nicht bald geliefert werden, wird man das Instrument weglassen. Dies ist immer noch billiger als die Mission um 1 Jahr zu verschieben, da dies die Mission um vier Jahre verlängert und um 100 Millionen USD verteuert. Es wird dann keine Farbbilder mehr von Pluto geben, und auch die Charakterisierung (chemische Zusammensetzung) der Oberfläche wird wegfallen, da Ralph auch das einzige IR Spektrometer beinhaltet. Im März 2005 konnte Entwarnung gegeben werden. Ralph wurde als letztes Instrument installiert, zusammen mit den letzten Teilen der Sonde. Im April 2005 kann nun New Horizons den Belastungstests unterworfen werden.

Am 24.5.2005 wurde als letztes Instrument RALPH ausgeliefert, sechs Monate verspätet. Am gleichen Tag machte sich die inzwischen zusammengebaut Raumsonde auf ins Johnson Space Center, wo sie nun Belastungstests und Umwelttests ausgesetzt wird, welche den Start und den kalten Weltraum simulieren sollen. Damit ist offen ob RALPH nun mit von der Partie ist. Alle anderen Instrumente waren bis Ende März eingebaut worden.

Genauso wenig gibt es von offizieller Seite zu diesem Zeitpunkt einen Hinweis wie es um die Stromversorgung bestellt ist, nachdem auch die RTGs im Zeitplan hinterher hängen. Doch im Juli konnte man aufatmen. Man hat beim Los Alamos Forschungszentrum einige zusätzliche Schichten eingelegt und konnte so mehr Pellets fertig stellen. Alan Stern, PI spricht von 190-194 W verfügbarer Leistung bei Pluto bei einem Verbrauch von 165 Watt. Damit ist zumindest die Pluto Passage gesichert. Geplant waren 225 Watt. Ohne die Anstrengungen den Zeitverlust aufzuholen, hätte man nur 150 Watt gehabt. Bis zum Jahr 2025 soll die Raumsonde mit den verfügbaren Pellets betrieben werden können. Das offizielle Dokument zur Information über die RTG hat große Textteile von der entsprechenden Cassini Veröffentlichung übernommen und geht auf diesen Punkt nicht ein. Abgelaufen ist inzwischen auch die Einspruchsfrist um Bedenken gegen den Start der RTG anzumelden.

Die neuen Daten über den Jupitervorbeiflug differieren zu den alten und gehen nun von einem Vorbeiflug zwischen dem 10-14.3.2007 aus (vorher 25.2-2.3.2007) und einer Vorbeiflugdistanz von 38-39 Jupiterradien (vorher 31.7-32.7).

Im Juli 2005 gab es nach den RTG das zweite Aufatmen: RALPH ist in die Sonde eingebaut und ab August können die Tests der kompletten Sonde beginnen. Dies ist die letzte Phase vor dem Start. Damit dürfte die Sonde für einen Pluto Vorbeiflug gerüstet sein, ob bei einem Vorbeiflug an einem KBO noch alle Instrumente betrieben werden können ist allerdings noch offen. Das Team tendiert nun zu einer schnelleren Passage eines KBO bis maximal 3.5 Jahre nach der Plutopassage (anstatt 5.5 Jahren in der ursprünglichen Planung mit 72 Pellets im RTG).

Im August begannen die Tests von New Horizons in einer Vakuumtestkammer. Gleichzeitig wurde ein Fehler in einem der beiden 64 GBit (8 GByte) SSR festgestellt. Die entsprechende Platine wird im September ausgetauscht werden. Im selben Monat ist nun das passiert was man schon immer befürchtet hatte, nachdem man in den letzten Jahren immer größere Kuipergürtelobjekte gefunden hat: Eines der Objekte 2003 UB313 ist größer als Pluto. Derzeit ist 2003 UB313 noch 97 AE von der Sonne entfernt, so dass er nicht in Teleskopen aufgelöst erscheint, doch seine Helligkeit auf dieselbe Distanz wie Pluto bezogen ist schon höher als dieser und Pluto reflektiert schon fast 100 % des Lichtes. Man rechnet mit einem Mindestdurchmesser von 2390 km (also rund 130 km größer als Pluto) und einem wahrscheinlichen Durchmesser zwischen 2700 und 3600 km.

Am 26.9..2005, mehr als 3 Monate vor dem Start kam die Raumsonde beim Cape an. Nun beginnen die letzten Tests. Zuerst die Konformitätstest mit den NASA Bodenanlagen, dann im November die Befüllung mit Hydrazin und ein Spin-Test der die Belastung vor dem Upspinnen der Star-48 Oberstufe simuliert. Parallel wird die Atlas 5 montiert. Es ist der Erststart der größten Version Atlas 551. Der Zusammenbau soll Anfang Oktober beginnen und Ende Oktober fertig gestellt werden. Dann wird die Rakete einem simulierten Countdown unterzogen und im Dezember New Horizons auf die Atlas montiert. Bislang sieht alles aus als würde man das erste Startfenster am 11.1.2006 nutzen, dass sich um 14:07 Ostküstenzeit öffnet. (20:07 MEZ). Die Gesamtkosten von New Horizons wurden mittlerweile mit 650 Millionen USD beziffert.

Am 18.10.2005 machte die Startvorbereitung weitere Fortschritte, es gab jedoch zwei Unterbrechungen. Zum einen musste ein Elektronenvervielfacher in SWAP ausgetauscht werden, zum anderen ergaben die Thermalen Tests, dass eine weitere Isolation zwischen PEPSSI und der Sonde nötig ist. Daher wurden beide Instrumente demontiert und in der Woche vom 3-10. Oktober nochmals eingebaut.

Hubble pusht New Horizons

No TextMag es Absicht gewesen sein oder nur Zufall : Am 31.10.2005 gab die NASA eine neue aufregende Entdeckung bekannt. Auf Aufnahmen von Hubble vom 15. und 18. Mai 2005 waren zwei Monde von Pluto entdeckt worden. Es gab Anzeichen dafür auf Aufnahmen die schon im Februar 2002 gewonnen wurden. Damals erschienen auf Langzeit belichteten Aufnahmen die Monde als Punkte. Das veröffentlichte Bild ist ein Composite aus mehreren Aufnahmen. Zum einen Kurzzeit belichteten Aufnahmen in 3 Spektralbereichen welche Pluto und Charon farbig zeigen sowie einer Aufnahme mit viel längerer Belichtungszeit aus der die überstrahlten Körper Pluto und Charon ausgeschnitten wurden. Die Aufnahme gibt daher nicht die echten Farben der Monde wieder und zeigt sie auch zu groß.

Relativ gut bekannt ist die Größe der Monde von 45 und 160 km. Die Bahn ist noch unbekannt. Weitere Hubble Aufnahmen im Februar sollen sie präzisieren helfen. Bei der Aufnahme waren die Monde 44000 km von Pluto entfernt, doch weiß man nicht ob die Bahn elliptisch ist und sich vielleicht die Monde sehr weit von Pluto entfernen. Wenn sich die Monde beim Zeitpunkt des Vorbeiflugs von New Horizons nicht weiter als 44000 km von der Sonde entfernt befinden dann kann man auf detaillierte Bilder mit einer Auflösung von 220 m hoffen. Das Problem dürfte eher daran liegen, dass New Horizons wie Cassini fest eingebaute Instrumente hat und man daher bei der nahen Passage Prioritäten setzen muss : Für das Ausrichten auf einen Mond muss man die ganze Sonde drehen und das geht nicht schnell.

Pluto hat mit den beiden (vorläufig 2005/P1 und 2005/P2 getauften) Monden wieder ein Stück seiner Sonderstellung zurückgewonnen. Nachdem man zuletzt ja ein Kuiper Objekt fand welches größer als Pluto ist und einige bekannt sind die auch Monde haben. Pluto ist aber das einzige KBO welches drei Monde hat. Wahrscheinlich werden es aber nicht mehr. Die NASA verlautete dass es unwahrscheinlich ist dass man noch weitere Monde findet die größer als 10 Meilen im Durchmesser sind (zirka 16 km). Sie hätte man sonst auf den Aufnahmen entdecken müssen.

Die ersten Untersuchungen ergeben folgende Daten:

Größe S/2005 P1 (Hydra) S/2005 P2 (Nix)
Helligkeit 23 mag 23.11 mag
Größe bei 4 % Albedo (dunkelster bekanntestes KBO) 160 km 140 km
Größe bei 15 % Albedo (typisch für KBO) 80 km 70 km
Größe bei 35 % Albedo (wie Charon) 52 km 45 km
Vorläufige Bahnhalbachse 64700 ± 850 km 49500 ± 600 km
Vorläufige Umlaufszeit 38.2 ± 0.8 Tage 25.5 ± 0.5 Tage
Exzentrizität 0.0052 ± 0.0011. ?
B-V Index 0.644 ± 0.028 0.907 ± 0.031

Alle Angaben sind derzeit noch vorläufig, da man noch nicht genügend Daten hat um den Orbit zu bestimmen und man bei so kleinen Objekten auch nicht die Größe direkt bestimmen kann sondern nur abschätzen. Weitere Beobachtungen sind nötig. Die Umlaufszeiten sind jedoch nahe an einer 6:1 und 4:1 Resonanz zu Pluto. Der B-V Index (Helligkeit im Blauen und über das Gesamte Spektrum) verrät dass P1 farblich neutral ist (keine Farbe vorherrschend oder einheitlich grau) und P2 rötlich gefärbt ist, rötlicher noch als Pluto.

Vorbereitung auf den Start

Am 7.11.2005 gab es neue gute Neuigkeiten: Die Leistung der RTG ist deutlich besser als geplant. 182 Watt waren 2012 nötig für eine Mission ohne größere Einbußen bei Pluto. Mit 190 Watt konnte man nach den Angaben des DOE rechnen, doch die Messungen vor dem Start lassen 200 Watt Leistung 2012 erwarten, das bedeutet, dass man nicht nur den Staubdetektor SDC nicht abschalten muss, sondern auch den zweiten Sender für REX aktivieren kann und so bessere Daten über Plutos Masse und Zusammensetzung bekommt.

Gleichzeitig wurden aber die Erwartungen an den Jupitervorbeiflug gedämpft. Zum einen kommt New Horizons nicht wirklich nahe an einen einzigen der Jupitermonde heran, zum anderen stehen noch nicht die Softwaremodi für ein effektives Datenmanagement zur Verfügung. Dies bedeutet zum Beispiel dass man eine gesamte Scanzeile von 5000 Pixels abspeichern muss auch wenn man nur 100 Pixels für einen Mond braucht. Vor allem aber sind die Kameras für die schwachen Lichtverhältnisse bei Pluto konzipiert und man befürchtet dass die Bilder von Jupiter überbelichtet sein werden.

Geklärt wird in den nächsten Wochen noch wie viel Hydrazin mitgeführt wird. Benötigt wird minimal 60 kg für die Plutopassage. Maximal 80 kg kann der Tank aufnehmen. Wie viel geladen werden kann hängt von der Leermasse der dritten Stufe ab. Derzeit liegen die Schätzungen bei 69 bis 77 kg, also in jedem Falle eine gute Reserve für die Begegnung mit einem KBO.

Allerdings könnte sich der Start noch verschieben. Bei einer Nachinspektion nachdem der Wirbelsturm Wilma durch Florida gezogen war zeigte sich eine leichte Beschädigung bei einem der 5 Feststoffbooster. Der Wirbelsturm riss eine der Türen des Integrationsgebäudes auf und Trümmer fielen auf die Atlas Stufe und ihre 5 Booster. Wahrscheinlich würde der Booster ordnungsgemäß fliegen, doch man wollte kein Risiko eingehen, daher wird dieser Booster durch einen neuen ersetzt. Da zwischen Entdeckung am 2.11.2005 und Start noch mehr als 2 Monate liegen führt dies wahrscheinlich zu keiner Startverzögerung.

Einen Monat vor dem geplanten Start am 11.12.2005 gab es das Launch Manifest, das besagte, das die Trägerrakete zusammengebaut ist, die Raumsonde befüllt (und weniger als 330 g oder 0.05 % von der Zielmasse entfernt) und ein Startcountdown vorgenommen wurde. Anders als bei Cassini und Galileo gab es bislang auch keine Proteste wegen des Starts einer Raumsonde mit Plutonium in den RTG. Der Start wurde vom 11.1.2006 auf den 14-15.1.2006 verschoben. Nicht weil die Raumsonde nicht fertig ist, sondern weil am 6.1.2006 Stardust landen soll und man für die Vorbeiflugsonde noch einige Tage die Antennen des DSN braucht, so dass man den Start von New Horizons um einige Tage verschoben hat.

Dafür gab es eine neue gute Nachricht. Da die Sonde recht genau ihr Sollgewicht eingehalten hat konnte man die Reserven die man veranschlagte hatte dem Treibstoffvorrat zuschreiben. New Horizons wird mit 77 kg Hydrazin starten. Dies ist fast der gesamte Tank voll (90 kg beträgt die maximale Füllmenge) und erheblich mehr als man für die Sollmission braucht (etwa 60 kg. Das Team hoffte auf 68 kg, was schon ein komfortables Polster gewesen wäre). Gibt es keine technischen Probleme und (wahrscheinlicher) finanzielle Probleme, so kann New Horizons wahrscheinlich noch einen KBO besuchen - Treibstoff gibt es zumindest genügend dafür. Die Startmasse beträgt nun 1050 amerikanische Pfund, also 478.4 kg.

Der Start wurde am 16.12.2005 nochmals verschoben auf den 17.1.2006 wegen kleinerer technischer Probleme. Inzwischen gibt es auch eine genauere Aufschlüsselung der Starttermine und Ankunftszeiten:

Start Ankunft Pluto
11-27.1.2006 14.7.2015
28.2.1006 15.8.2015
29-31.1.2006 12.7.2016
1-2.2.2006 11.7.2017
3-8.2.2006 10.7.2018
9-12.2.2006 7.6.2019
13-14.2.2006 20.7.2020

Dies macht deutlich wie wichtig es ist dass die Sonde noch vor dem 28.1.2006 startet. Zwar gibt es danach noch Startgelegenheiten, doch fällt dann nicht nur die Jupiterpassage weg, sondern die Ankunft verzögert sich um bis zu 5 Jahre! Im offiziellen Launch Kit ist inzwischen übrigens keine Rede mehr von einer Passage an einem KBO.

Eine Meldung kurz vor dem Start am 8.1.2006 zeigte wie wichtig es ist dass Pluto möglichst rasch erreicht wird. Letzte Messungen der Oberflächentemperaturen ergaben einen Wert von nur 43 Kelvin. Charon ist etwa 10 K "heißer". Alan Stern erwartet dass die Atmosphäre in spätestens 20 Jahren vollständig ausgefroren ist. Doch der Prozess dürfte heute schon beginnen. Bekannt wurden auch neue Messungen der Größe Charons, der einen Stern bedeckt hatte. Charon hat demnach einen Durchmesser von 1216 ± 16 km. Die mittlere Dichte ist für einen so kleinen und weit außen im Sonnensystem liegenden Körper recht hoch und liegt bei 1.72 g/cm³. Dies reflektiert die Zusammensetzung von Charon aus Stein und Eis. Charon ist auch wesentlich dunkler als Pluto. Die Dichte von Pluto ist mit 1.75 g/cm³ genauso hoch, doch ist er erheblich heller. Diese Daten sind allerdings nicht die einzigen die man in jüngster Zeit gewonnen hat. Durch die Bahnen der neu entdeckten Plutomonde war es auch Möglich die Dichte von Pluto und Charon besser zu bestimmen. Demnach hat Charon eine Dichte von 1.66 ± 0.06 g/cm³ und Pluto eine von 2.03 ± 0.06 g/cm³. Diese Daten beruhen allerdings auf wenigen Beobachtungen der Monde.

Am 10.1.2006 unterzeichnete Präsident Bush die Dokumente zur Genehmigung des Starts (erforderlich wegen der 5.5 kg Plutonium an Bord der Sonde). Das Risiko einer Freisetzung von Plutonium wurde mit 1:350 während der ersten 40 Sekunden des Starts angegeben und danach mit 0 (nicht weil dann die Rakete nicht mehr explodieren kann, sondern weil dann das Plutonium ins Meer fällt und dies halten die Behälter auch nach einer Explosion aus). Das Presskit das beim Start veröffentlicht wurde gab die Gesamtprojektkosten von 2001 bis 2016 mit 700 Mill. $ an.

Der Start

Der erste Startversuch am 17.1.2005 musste nach Ende des Startfensters auf den nächsten Tag verschoben werden. Grund waren zu starke Höhenwinde, die während des 2 Stunden langen Startfensters nicht abflauten.

Am nächsten Tag, dem 18.1.2006 waren die Wetterbedingungen in Ordnung, doch an der John Hopkins Universität fiel der Strom aus. Von dort wird New Horizons betreut und so wurde der Start erneut um einen Tag verschoben.

Nach einer kurzen Verschiebung wegen einer tief hängenden Wolkenschicht am 19.1.2006 startete New Horizons um 20:00 MEZ 52 Minuten nach Beginn des Startfensters in ein Wolkenloch. Der Erststart der Atlas 551 verlief problemlos.

1 Minute 50 Sekunden lang unterstützten die 5 Feststoffbooster die Atlas 551. Dann wurden sie in 1 Sekunden Abstand abgesprengt (zuerst 3 dann die restlichen 2).  Die Abtrennung der Nutzlastverkleidung nach 3 Minuten 50 Sekunden konnte man noch auf den TV Bildern beobachten. Das Abtrennen der Atlas Grundstufe nach 4 Minuten 38 Sekunden und das erste Zünden der Centaur nach 4 Minuten 42 Sekunden schon nicht mehr. Die erste Stufe brannte 12 Sekunden länger als geplant, die Feststoffbooster 3 Sekunden länger.

10 Minuten und 12 Sekunden nach dem Start hatte New Horizons einen erdnahen Parkorbit erreicht. 29 Minuten und 59 Sekunden nach dem Start wurde die Centaur erneut gezündet und brannte für 9 Minuten 27 Sekunden. Die Gesamte Brenndauer betrug 897 Sekunden, 2 Sekunden weniger als geplant. Schon nach Ausbrennen der Centaur hatte New Horizons eine Geschwindigkeit von 12.4 km/s, schneller als eine Sonde zum Mars oder zur Venus.

19 Sekunden nach dem Brennschluss der Centaur wurde 39 Minuten und 45 Sekunden die STAR 48B Oberstufe abgetrennt und in Rotation versetzt. 40 Minuten 15 Sekunden nach dem Start zündete sie und brannte für 86 Sekunden. 44 Minuten und 55 Sekunden nach dem Start wurde New Horizons abgetrennt und befindet sich nun auf dem Weg zum Jupiter. Sie verlässt die Erde mit 16204 m/s, der bislang höchsten Startgeschwindigkeit einer Raumsonde.  5 Minuten später empfingen NASA Stationen über Borneo die erste Telemetrie der Sonde: Alle Systeme funktionieren. Auf der anschließenden Pressekonferenz gab Alan Stern, PI der Mission bekannt, an Bord befindet sich auch Asche des Astronomen Clyde Tombaugh. Er entdeckte 1930 den Pluto und starb am 17.1.1997 (genau 10 Jahre vor dem anvisierten ersten Starttermin).

Flug zum Jupiter

Schon vor dem Start gab es eine Pressekonferenz, bei der sich der neue NASA Chef  Michael Griffin einige Vorwürfe anhören musste.  Michael Griffin steht bekanntlich voll zu Bushs Vorhaben "Zurück zum Mond". Dies hat jedoch gravierende  Auswirkungen auf die Planetenforschung. New Horizons ist dafür das beste Beispiel: Sie ist die erste Raumsonde die seit der Amtsübernahme Bush gebaut wurde und sie ist bislang auch die einzige. (Es starten noch 2007 Dawn und Phoenix, doch beide wurden noch im letzten Haushalt von Clinton genehmigt, seitdem gibt es zwar einige Studien, doch keines der Projekte ist in die Realisierungsphase eingetreten). Dementsprechend musste sich  Griffin Fragen gefallen lassen warum das Planetenforschungsprogramm "zusammengeschlagen" wird.

Die ersten Daten von der Raumsonde zeigen, dass alles im normalen Bereich liegt. Die Temperaturen an Bord, die Leistung der RTG und auch die Startgeschwindigkeit. Sie liegt weniger als 20 m/s von der Sollvorgabe entfernt. Einen Tag nach dem Start war auch die hohe Rotation von 68 auf 20 U/min abgebaut worden.

Am Sonntag (22.1.2006) bremste man die Rotation auf 5.2 Umdrehungen pro Minute herunter und konnte die Startracker in Betrieb nehmen. Die beiden Kurskorrekturen sind am 28.1.2006 (5 m/s Geschwindigkeitsabnahme) und 30.1.2006 (13.3 m/s Geschwindigkeitsabnahme). Vorher hatte man mit 5-10 mal mehr gerechnet. Der eingesparte Treibstoff kommt dann eventuell einem Flug zu einem KBO zugute. Die Aufspaltung in zwei Manöver erlaubt es nach dem ersten Manöver die genaue Performance zu bestimmen und dann die Parameter für das zweite (größere) Manöver genau festzulegen. Dieses erste Manöver wird die Sonde bis zu 2.5 Millionen an Jupiter heranführen. Am 8.4.2006 wird die Sonde die Marsbahn passieren und am 28.2.2007 Jupiter erreichen und in einem Abstand von 32 Jupiterradien passieren. Da die Sonde um 18 m/s langsamer als die dritte Stufe zu Jupiter fliegt wird die Star-48B Stufe Jupiter vorher erreichen, aber dort den Zielpunkt für Pluto um 400.000 km verpassen. So fliegt sie erst am 15.10.2015 an Pluto in einer Entfernung von 200 Millionen km vorbei. Dies verdeutlicht auch wie wichtig es ist bei Swing-Bys einen genauen Zielpunkt zur richtigen Zeit zu erreichen: Ein Kilometer Abweichung bei Jupiter bedeutet eine Abweichung von 500 km bei Pluto. Auch die Ankunft bei Pluto steht nun fest: Die Sonde wird ihn am 14.7.2015 um 12:00 UTC passieren.

Die beiden Zündungen haben den Fehler im Flugpfad auf ein 20 stel reduziert. Für den 15.2.2006 ist nun eine weitere Korrektur vorgesehen. Für diese wird die Raumsonde dreiachsenstabilisiert, weil es nun nur noch um kleine Korrekturen geht. Schlechte Nachrichten gibt es aber für Pluto selbst. Schon seit Jahren läuft ja die Diskussion ob man Pluto eigentlich als Planet ansehen sollte. Schon in den fünfziger Jahren hatte ja Kuiper einen weiteren Planetoidengürtel jenseits von Neptun prognostiziert und seit Mitte der neunziger Jahre hat man immer mehr dieser KBO (Kuiper-Belt Objects) entdeckt und es war nur eine Frage der Zeit bis man einen entdeckte der größer als Pluto ist. Einige Kandidaten gab es seit einem Jahr und seit Januar gibt es von einem eine präzise Durchmesserbestimmung mittels eines Radioteleskops: Deutsche Radioastronomen um Frank Bertoldi maßen mit dem 30 m großen IRAM-Radioteleskop auf dem Pico Veleta direkt die Größe von UB313, der sich derzeit in 97 AE Abstand befindet (mehr als doppelt so weit wie sich Pluto maximal von der Sonne entfernt). Die Bestimmung geschah durch Messung der abgestrahlten Infrarotstrahlung und der Temperatur. Kennt man die Temperatur eines Körpers, so kann man berechnen welche Größe er haben muss um eine gewisse gemessene Infrarotstrahlung abzugeben. Demnach ist UB313 3000 ± 300 km groß. Mithin mindestens 400-1000 km größer als Pluto. Damit dürfte die Diskussion ob man nicht Pluto als ein KBO und nicht als Planet einstufen soll neu belebt werden. Alan Stern erwähnte in der Pressekonferenz eher nebenbei auch 17 Planeten - auch eine Möglichkeit einfach jedes Objekt ab einer bestimmten Größe als Planet zu sehen. Das Pluto der Planetenstatus aberkannt wird dürfte aber durch den Start von New Horizons unwahrscheinlicher werden. Schließlich wäre das indirekt eine Herabstufung der Sonde (Vom Missionsziel zum letzten noch nicht besuchten Planeten zu einer Sonde zu einem von vielen KBO).

Am 8.2.2006 wurde der neue NASA Haushalt veröffentlicht und es zeigte sich was viele schon befürchtet hatten: Viele geplante Projekte wurden gestrichen um Geld für die gerade erst beginnenden Mondpläne von George W. Bush frei zu machen. New Horizons ist nicht betroffen, doch die Gelder für die nächste New Frontiers Sonde zu Jupiter gibt es zumindest 2007 nicht. Der Kahlschlag erwägt auch Raumsonden abzuschalten die ihre aktive Lebensdauer weit überschritten haben wie Voyager und Ulysses. Wenn dies passiert dürfte dies kein gutes Ohmen für New Horizons werden. Die Mission zum Pluto ist gesichert, doch ob man dann sie nochmals verlängert um einen KBO anzufliegen ? Schließlich dürfte 2015 das Mondprogramm noch viel mehr Gelder verschlingen als heute.

Für diejenigen die sich auf spektakuläre Bilder von Jupiter gefreut haben gibt es auch einen Dämpfer. Die Kameras von New Horizons sagte Projektleiter Alan Stern in einem Forumsbeitrag sind auf die geringe Lichtmenge bei Pluto ausgelegt und haben keine Möglichkeit die Belichtungszeit soweit anzupassen, dass es von Jupiter gute Bilder gibt. Er dürfte wahrscheinlich stark überbelichtet sein. Die besten Aufnahmen erhofft man sich von der Terminatorgrenze und eventuell von den Monden im Gegenlicht von Jupiter. Zumindest bei den Monden (die bis auf Europa dunkler als Jupiter sind) wird LORRI nicht überbelichtete Fotos anfertigen können. Ob es RALPH kann ist noch offen und dürfte wohl erst Ende dieses Jahres geklärt werden wenn es erste Testaufnahmen gibt. Wie gut die besten Aufnahmen sein werden zeigen dieses Bild einer Simulation. Die LORRI Aufnahmen sind etwas verschmiert, da man die Bilder kürzer belichten muss als man sie Auslesen kann, dafür wurde die Kamera aber nicht gebaut. Sie hat keinen Verschluss der das Licht blockieren würde. (Bei Pluto gibt es das Problem nicht, da dieser 50 mal weniger Lichte empfängt als Jupiter).

Plutos MondeGut erfasst werden Io und Europa, wobei der wissenschaftliche Fokus auf Europa liegen dürfte. Beide rotieren so rasch um Jupiter dass man beide Seiten der Monde wird fotografieren können. Dies gilt nicht für Kallisto und Ganymed. Bei Io kann man durch die empfindlichen Kamera auch einen Teil der nicht von der Sonne (aber durch Jupiter) beleuchteten Seite aufnehmen. Bei Europa ist dies schon schwerer, aber auch hier wird man noch etwas mehr sehen als den Terminator. Auch hier gilt: Für Ganymed und Kallisto gilt dies wegen der großen Entfernung zu Jupiter nicht mehr. Hier die Daten für die nächsten Begegnungen.

Mond minimale Distanz Größe [mrad] Phase Fußpunkt [Breitengrad]
Io 2260221 km 1.610 118 353 Grad
Europa 2957815 km 1.061 82 347 Grad
Ganymed 3029556 km 1.737 102 41 Grad
Kallisto 4153289 km 1.156 81 141 Grad

Am 23.2.2006 gab es dann noch Neuigkeiten zu den beiden neu entdeckten Monden. Inzwischen hat diese auch Hubble beobachtet. Die Bahndaten sind daher relativ gut, auch wenn man die Größe der Monde immer noch nicht genau angeben kann (von 50 und 60 km Durchmesser erscheinen derzeit am wahrscheinlichsten). Alan Stern der auch die Mondbeobachtungen leitete vertritt die Ansicht die beiden Monde wären zusammen mit Charon bei einem sehr großen Einschlag auf dem frühen Pluto entstanden. Darauf würden die ähnliche Bahnneigung und die Resonanz zu Charon hinweisen. Pluto könnte auch noch kleinere Monde haben (Hubble setzt derzeit eine Mindestgröße von 25 km) die man erst mit New Horizons wird entdecken können. Es gäbe sogar die Chance das Pluto einen Ring hat. Bei etwa 20 % aller Einschläge die man simuliert hat entsteht ein Ring.

Da man die Satelliten jetzt schon kennt werden sie mit in das Beobachtungsprogramm aufgenommen. LORRI sollte Bilder mit einer Auflösung von 600 m anfertigen können. Ob dies auch für weitere Satelliten gilt wird man sehen. Es besteht eine reale Chance mit größeren Teleskopen auf der Erde die derzeit gebaut oder geplant werden noch kleinere Monde zu entdecken. Wenn ein Mond erst bei der Annäherung von New Horizons entdeckt wird, dann dürfte es zu spät sein das Beobachtungsprogramm noch zu ändern (Wie bei Pluto und Charon hat die Sonde die Gelegenheit für die besten Bilder während einer Stunde vor der nächsten Begegnung und dieser Zeitraum dürfte schon voll ausgeplant sein.)

In der letzten Februarwoche begannen die Tests der Experimente. Man begann mit ALICE, PEPSSI und LORRI. Bei ALICE wurde auch der Verschluss der Optik geöffnet. Bei den anderen nur die Elektronik getestet. Es folgen in der ersten Märzwoche die anderen Experimente. SDC, PEPSSI und SWAP werden nach dem Check auch aktiviert und Daten sammeln um eine lückenlose Reihe von der Marsbahn bis zum Pluto über das Vorkommen von Staubteilchen und Ionen zu haben.

Ein weiteres Kurskorrekturmanöver ist für den 9.ten März vorgesehen. TCM-3 soll die Geschwindigkeit um 1.2 m/s ändern. Alan Stern hat mittlerweile seine Vorschläge für die beiden neuen Monde 2005/P1 und 2005/P2 veröffentlicht. Sie sollen "Baltimore" und "Boulder" heißen. Das wäre ein Bruch mit der Tradition dass man Monde systematisch benennt. Alle Uranusmonde heißen nach Gestalten aus Shakespeares Werken, alle Saturnmonde sind Titanen, alle Jupitermonde sind Gestalten die Jupiter verführte und alle Neptunmonde sind Nymphen Neptuns. Charon ist der Fährmann der die Toten über 3 Grenzflüsse in den Hades führt. Der Hades wiederum wurde von den Römern Pluto genannt. Wenn die astronomische Union ihren Statuten treu bleibt wird sie die Monde also nach anderen griechischen Begriffen aus dem Totenreich wie Hades, Styx, Tartaros oder Phersphone benennen. Sonst werden bald Planetenmonde nach Städten, Entdeckern oder Unis benannt. Alan Stern dürfte noch genügend Gelegenheit haben sich zu verewigen wenn man die Oberflächenstrukturen auf Pluto benennt.

KBO ObjekteInzwischen wurde auch bekannt wie sich die Kosten aufteilen: 196 Millionen kostete New Horizons, 62 Millionen die Instrumente, 218 Millionen die Trägerrakete und 220.9 der Betrieb über die Jahre und die Datenauswertung. Am 9.3.2006 fand das letzte Kurskorrekturmanöver TCM-3 statt. Mit den kleinen Kurskorrekturdüsen änderte New Horizons in 76 Sekunden ihre Geschwindigkeit um 1.16 m/s. Inzwischen hat New Horizons schon eine Distanz von 52.3 Millionen km von der Erde. Neue Aufnahmen mit dem High-Resolution Kanal von Hubble’s Advanced Camera for Surveys wurde festgestellt, dass alle drei Plutomonde neutrale Farben haben, während Pluto rot ist. Auch dies deutet auf einen gemeinsamen Ursprung der Monde hin. Weitere Aufnahmen sind geplant.

Am 29.3.2006 hatten alle Instrumente ihre internen Checks der Elektronik und Computer absolviert. SDC sammelt schon aktiv Daten und von Alice und SWAP haben ihre Schutzhüllen die sie beim Start schützen sollen geöffnet. Im Frühjahr folgt dann PEPSSI und RALPH, zuletzt im Herbst LORRI. Im Sommer sind Kalibrationsmessungen aller Instrumente bis auf Lorri geplant.

In der Diskussion "Ist Pluto ein Planet oder nur ein KBO" ist durch die Vermessung von Xena wieder neuer Diskussionsstoff gekommen. Nach Hubble Aufnahmen ist dieser KBO deutlich kleiner als bisher angenommen. Anstatt 30 % größer als Pluto ist er nur etwas größer, nämlich 2400 km ± 100 km, also nur etwa 100 km größer als Pluto. Pluto hat bislang noch als einziger der großen KBO einen großen Mond.

Seit dem 24.5.2006 befindet sich New Horizons im Asteroidengürtel. Bislang gab es keine größeren Probleme - von 1-2 Softwareresets pro Monate abgesehen. Doch die meisten Instrumente  wurden inzwischen kalibriert. Alice konnte eine gute Nachricht vermelden: Die RTG produzieren nur halb so viel rauschen wie angenommen, die Messungen fallen so empfindlicher aus. Soll New Horizons einen Asteroiden nahe besuchen wie dies Galileo tat ? Diese Frage wurde diskutiert. Man entschloss sich jedoch dagegen, weil es etwa die Hälfte des Resttreibstoffs für die Passage eines Kuipergürtelobjektes gekostet hatte und man nur einen Asteroiden mit kleinem Durchmesser hätte ansteuern konnte. Nun zeigten Untersuchungen der Bahnen, aber das New Horizons sich am 13.6.2006 bis auf 104500 km an den Asteroiden "2002 JF56" (noch ohne Namen) nähert. LORRI ist noch nicht einsatzbereit, weil man die Tür vor der Optik erst im Herbst öffnen will um Störungen durch Streulicht zu vermeiden solange die Sonde noch "nahe" der Sonne ist. Die restlichen Instrumente werden " 2002 JF56" beobachten. Allerdings wird es ohne LORRI keine hochauflösenden Fotos geben und für RALPH ist er nur etwa 1-2 Pixel groß. (LORRI: 6 x 10 Pixel, also auch nicht viel besser). Das wichtigste an dem Planetoiden ist nicht seine Größe, sondern seine hohe Relativgeschwindigkeit zur Sonde - anders als beim Jupiter Vorbeiflug. Damit kann man das Nachführen der Instrumente an Pluto testen, wobei man die ganze Sonde bewegen muss.

Inzwischen wurden die beiden neu entdeckten Monde von der IAU benannt. Die von Alan Stern vorgeschlagenen Namen "Boulder" und "Baltimore" wurden zum Glück nicht gewählt sondern man hielt sich an die griechische Mythologie wie auch bisher.

2005/P1 erhielt den Namen "Nix" (ursprünglich war "Nyx" geplant, aber so heißt schon ein Planetoid) und 2005/P2 den Namen "Hydra". In der Mythologie ist Nix die Göttin der Finsternis und der Nacht. Hydra ist der Name eines Ungeheuers mit 9 Köpfen das Herkules tötete. Man findet also Elemente wieder die zu Pluto passen (Nacht für die Entfernung von der Sonne und 9 Köpfe für den 9.ten Planeten). Weiterhin ist wie in Pluto der Percivals Lowells Initialen enthält (dem Hobbyastronomen der lange nach ihm suchte und dessen Erbe das Observatorium finanzierte bei dem er entdeckt wurde). auch in den neuen Monden eine Botschaft versteckt - die Anfangsbuchstaben "NH" sind auch die Abkürzung für New Horizons.

Das Team um Alan Stern ist ja wie man schon in den letzten Monaten gesehen hat recht erfinderisch in Sachen Öffentlichkeitsarbeit. So hat nun das Team um den SDC diesen umbenannt in "Venetia" - so heißt die Tochter von Clyde Tombaught, die 1930 im Alter von 11 Jahren den Namen "Pluto" für den neu entdeckten Planeten vorschlug.

Am 16.7.2006 gab es das nächste Bulletin von New Horizons. Die Sonde ist mittlerweile näher an Jupiter als der Sonne. Am 19.7. sind genau 6 Monate seit dem Start vergangen. Neue Software mit einem verbesserten Fehlererkennungsalgorithmus wird derzeit auf die Sonde aufgespielt. Es gelang den schnell vorbeiziehenden 2002 JF56 aus 102.000 km Entfernung zu beobachten. Er ist auf den Ralph Bildern 5 x 7 Pixel groß. Erste Ergebnisse einer Sternbedeckung von Pluto am 13.6.2006 ergaben, dass der Mond noch eine Atmosphäre hat - hoffen wir, dass er sie noch 2015 hat.

Am 24.8.2006 veränderte sich der Status der Raumsonde: New Horizons ist nun keine Planetensonde mehr, sondern die erste "Zwergplanetensonde". Auf der alle 3 Jahre stattfindenden IAU Tagung wurde Pluto der Planetenstatus aberkannt und er zusammen mit Ceres und Xena in die neue Gruppe der Zwergplaneten einsortiert. Mehr dazu in meinem Weblog Teil 8.

Alan Stern der PI von New Horizons war der Führer der kleinen Gruppe, die Pluto als Planeten behalten wollten, doch er unterlag. Auch eine Kampagne die von ihm in den USA geführt wird Pluto als Planeten zu erhalten wird wohl keinen Erfolg haben, denn viele amerikanische Astronomen vertreten auch die Meinung, das neue System sei klarer. Alan Stern spricht ins einem Posting vom 21.9.2006 aber nach wie vor von "Planet 9". Währenddessen laufen die Vorbereitungen auf den Jupiter Vorbeiflug. LORRI machte die ersten Testaufnahmen, noch aus 291 Millionen km Entfernung. Sie sind immerhin so gut wie die von mittelgroßen Teleskopen auf der Erde. Die Aufnahme vom 4.9.2006 hatte den Zweck zu testen ob LORRI auch mit kurzen Belichtungszeiten operieren kann. Das Instrument wurde schließlich für die Beobachtung von Pluto konzipiert, 6 mal weiter entfernt als Jupiter von der Sonne, mit entsprechend für 40 mal weniger Licht.

 

Der Kurs von New Horizons ist genau genug, dass die Sonde Jupiter weniger als 1300 km vom Zielpunkt entfernt passiert. Nun muss man entscheiden ob man diese Abweichung auf 0 bringt und damit etwa 1 kg Treibstoff einspart oder ob man das Manöver weglässt und der Abweichung lebt. Die Entscheidung fällt Ende November.

Die regulären Jupiterbeobachtungen beginnen Anfang Januar und werden sich in bis in den Juni erstrecken, sie simulieren so auch die 150 Tage Annäherung an Pluto. Besonderes Augenmerk gilt dem Plasmatorus, der Meteorologie von Jupiter und den Ringen - die empfindlichen Instrumente von New Horizons sollten hier sehr gute Bilder liefern, denn diese sind sehr lichtschwach.

Man hat sich entschlossen die Kurskorrektur nicht durchzuführen, weil der Aufwand in keinem Verhältnis zum Ergebnis steht: 0.4 m/s hätte man korrigieren müssen um den Zielpunkt um 870 km zu verschieben. Der Zeitbedarf dafür am 14.12. fehlt aber wissenschaftlichen Beobachtungen.

ioEin Test des Kommunikationssystem im November/Dezember ergab um den Faktor 1.5 bis 2.0 höhere Datenraten als geplant, so dass man schon beim Jupiter mit einer schnelleren Datenübertragung rechnen kann. Am 8.1.2006 begann New Horizons in 81 Millionen km Entfernung von Jupiter mit Bildern von Jupiter und Infrarotaufnahmen von Callisto die ersten von 700 Beobachtungen im Jupitersystem. In 60 Millionen km Entfernung von Jupiter konnte SWAP die erste Interaktion des Sonnenwindes mit der Ausgedehnten Magnetosphäre von Jupiter messen.

In 30 Millionen km Entfernung füllt Jupiter das Gesichtsfeld von LORRI aus (10.2.2007). Io wird in 2.237 Millionen km Entfernung passiert, Europa in 2.964, Ganymed in 3.106 und Kallisto in 4.155 Millionen km Entfernung. Beobachtungen von Io und Europa stehen im Vordergrund, man will jedoch auch die beiden kleinen Monde Elara und Himalia ablichten die in 5.8 und 5.5 Millionen km Entfernung passiert werden. Nach dem 7.3. bietet Jupiter den bildgebenden Instrumenten nur noch eine dünne Sichel, doch die Teilcheninstrumente sind weiterhin aktiv, denn New Horizons wird den Magnetschweif des Jupiters durchqueren und sich über Wochen in diesem befinden.

Nach dem Vorbeiflug stehen weitere Untersuchungen von LORRI und REX an und PEPSSI, SWAP und SDC werden ebenfalls aktiv sein. Die an Bord gespeicherten Daten werden nach und nach bis Ende April heruntergeladen werden, insgesamt 36 GB (von Pluto kann man wegen der geringeren Datenrate nur 5 GBit abrufen). danach steht am 23.5.2007 eine letzte Kurskorrektur an um die Fehler beim Vorbeiflug auszugleichen.

Am 7.3.2007 begann die Übertragung von 36 GBit Daten. 8-10 Wochen wird dies bei 6-8 Stunden Kontakt pro Tag dauern. Am 12.3.stellte New Horizons seine Beobachtungen von Jupiter im optischen Bereich mit LORRI und RALPH ein und nun sind nur noch PEPSSI und SWAP aktiv um Teilchen und Felder zu bestimmen.

Am 19.3.2007 gab es erstmals einen unkorrigierbaren Fehler im C&DH (Command and Data Handling) Computer. New Horizons kann 1 Bit Fehler in einem Wort erkennen und korrigieren und 2 Bit Fehler erkennen (mit der gleichen Technik wie bei Servern Speicher mit ECC geschützt wird). Bei einem 2 Bit Fehler wie in diesem Fall bootet der Computer vom PROM neu und unterbricht die Arbeit und geht in einen Sicherheitsmodus indem er langsam um die eigene Achse rotiert um seine Antenne zur Ere ausrichtet und in den Modus mit niedriger Datenrate geht. Innerhalb von 2 Tagen hatte man die Sonde wieder in den Routinebetrieb überführt und SWAP und PEPSSI, die beiden noch aktiven Experimente aktiviert. Der Ursprung des Bitfehler ist wahrscheinlich natürlich durch die RTG oder kosmische Strahlung. Man kann ihn nur untersuche, die Speicherstellen sperren und versuchen weitere Safe Modi zu verhindern. Andererseits ist es auch beruhigend, dass dies klappte. Es gab schon einmal einen 2 Bit Fehler aber im Guidance and Conrol (G&C) Computer und dieser ist nicht missionskritisch, so das dabei nicht die Sonde in den Safe Mode ging.

Europa über JupiterAm 1.6.2007 war der komplette Datensatz aus dem Massenspeicher des Roboters ausgelesen. Die 36 GBit an Daten decken die Zeit vom 24.2.2007 bis 7.3.2007 ab. In dieser Zeit fanden über 700 Beobachtungen statt die alle problemlos absolviert wurden. Damit gelang die Generalprobe bei Jupiter. Als die letzten Bits auf der Erde ankamen war New Horizons schon 161 Millionen km von Jupiter entfernt.

Danach begannen die Vorbereitungen für die Hibernation, einen Schlafmodus in dem sich New Horizons während 75 % der Zeit von nun an bis zum November 2014 befinden wird. Dieser Modus hat mehrere gute Gründe. Er schont die Subsysteme an Bord die nicht aktiv sein müssen und er reduziert die kostend er Mission indem man das Personal und die benötigte Zeit des Deep Space Networks reduzieren kann. Zuerst wird New Horizons am 27.6.2007 in einen ersten Hiberanationsmodus gehen, den man jedoch nach 2 Wochen schon wieder unterbrechen wird, weil für 10 Tage Alice eine Sonnenbedeckung durch Jupiter beobachten kann. Danach geht es erneut in die Hibernation für einen Monat bis zum 20.8.2007. In diesen ersten Perioden funkt die Sonde zweimal pro Woche ein Statussignal zur Erde. Es ist praktisch ein Signal "Alles Gut", "Abweichungen" oder "Probleme, Reaktion erforderlich" vereinfacht gesagt grün, gelb und rot. Zudem werden die Systeme die aktiv sind (und dies sind auch im Hibernationsmodus einige grundlegende Systeme) die Telemetriedaten ihres Systemzustandes zur erde funken. Später wird man zu größeren Abständen übergehen, wenn man mehr Erfahrung hat, schlussendlich wird sich die Sonde dann nur noch einmal im Monat melden.

Einmal im Jahr von Ende August bis Anfang November (dieses Jahr am 6.11) wird die Sonde für 10 Wochen aufgeweckt, alle Subsysteme gründlich gecheckt, Daten die von einigen Experimenten wie dem Staubdetektor gewonnen wurden zur Erde übertragen und dann die Sonde wieder in den Schlaf geschickt. In diese Periode fällt dieses Jahr auch das Kurskorrekturmanöver nach Jupiter, das man verschoben hat auf den 26.9.2007. Es wird die Sonde um 2.4 m/s beschleunigen und damit die Vorbeiflugdistanz erniedrigen, die derzeit noch bei 300.000 km liegt. Man möchte aber 10-100 mal näher herankommen.

Ganymed in IR und visuellDas Bild rechts zeigt sehr gut wie sich die Technologien ergänzen. Links ist ein Ganymed Bild durch LEISA zu sehen, gewinnen im Infraroten wobei man Spektralkanälen Farben zuordnete. In der Mitte ein zur gleichen Zeit gewonnenes LORRI Bild - Die Kamera hat eine 12 mal höhere Auflösung, macht jedoch nur Schwarz-Weiss Bilder. Kombiniert man beide Aufnahmen so erhält man eine Farbaufnahme mit hoher Detailgenauigkeit wobei die Farben etwas über die Oberflächenstruktur verraten vor allem deren chemische Zusammensetzung.

Am 25.9.2007 fand in einer Entfernung von 1.06 Milliarden Kilometer von der Sonne das vorerst letzte Kurskorrekturmanöver statt. New Horizons zündete seine Düsen für 15 Minuten und 23 Sekunden, verbrannte etwa 1 kg Treibstoff und änderte seine Geschwindigkeit um 2.37 m/s. Vor der Korrektur hätte New Horizons Pluto um 300.000-500.000 km verfehlt, nun führt die Bahn durch das Mondsystem (dessen äußerster in 64500 km Entfernung vom Zentrum seine Kreise zieht). Weiter Manöver zur Feinkorrektur können noch folgen, doch nun erst einmal geht es in den Hibernationsmodus für einige Monate.

Für 2008 sind 8 Monate Hibernation geplant. Danach wird 2009 der endgültige Zustand mit noch längeren Hibernationsmodi erreicht und da Team zur Sondenüberwachung reduziert. Daher beginnt schon jetzt die Missionsplanung für Pluto. Sorge macht den Technikern, dass der Bordcomputer im Oktober 2007 zum vierten Mal durch ein Kosmisches Ereignis neu gebootet hat und in einen Safe Mode ging. zwar arbeitete dabei New Horizons wie geplant, aber diese Ereignisse sind wesentlich häufiger als vor dem Start vorausberechnet. So untersucht man derzeit die Ursache.

Nix und Hydra sind nun auch ins Beobachtungsprogramm aufgenommen worden. Sie sollten 90 Tage vor der Passage auf LORRI Fotos detektierbar sein und dann wird man ihre Bahnen genauer erfassen, damit man weis wo sie sich befinden wenn man an ihnen vorbeifliegt. Beim Vorbeiflug wird man dann beide Monde mit einer Auflösung von besser als 200 m/Pixel erfassen - nur wenig schlechter als bei Charon (200 m/Pixel). Nach den derzeitigen Simulationen befindet sich Hydra auf derselben Seite von Pluto wie Charon, Nix dagegen auf der anderen Seite, aber näher an der Sonde. Einen Test machte New Horizons im Herbst 2008 während des halbjährlichen Checkouts der Sonde. Lorri nahm eine Sequenz von Neptun Bildern auf in einem 4x4 Binning Mode um eine höhere Empfindlichkeit zu erhalten. In diesem Modus werden 16 Pixel addiert und so das Hintergrundrauschen verringert. Ziel des Testes war ein schwach leuchtende Objekt neben einem hell leuchtenden Objekt zu detektieren. Dazu schien Triton der sich bis auf 350.000 km an Neptun nähert die bislang beste Vorlage zu sein. Es gelang Triton, der etwa 2700 km groß ist neben dem 20 mal größeren Neptun aufzunehmen, und dies bei einer Entfernung von 3.75 Milliarden km. Überträgt man dies auf das Pluto System, so sollte die Kamera aus 150 Millionen km Entfernung einen noch 90 km großen Mond neben Pluto (minimal 14000 km entfernt) detektieren können. Einen weiter entfernteren Mond natürlich besser, weil dann Pluto weniger stark das Bild überstrahlt. Die beiden noch weiter von Pluto entfernten Monde Hydra und Nix sollten dann kein Problem sein.

Im September 2010 waren die Jupiterdaten ausgewertet. Vom ingenieurwissenschaftlichen Standpunkt aus war es eine gelungene Generalprobe: Bei Jupiter gab es 700 Beobachtungen - mehr als die doppelte Anzahl die für Pluto vorgesehen ist. Das gibt Sicherheit für die Messungen am eigentlichen Ziel. Die Kameras und Spektrometer haben die Formation von Ammoniakwolken beobachtet und Blitze in der Hochatmosphäre konnten beobachtet werden. Die Suche nach kleineren Monden innerhalb des Rings war erfolglos - gibt es noch einen Mond, so ist sein Durchmesser kleiner als 1 km. Auf Io wurden 11 Vulkane beobachtet, drei davon waren neu und haben sich seit dem Ende der Galileo Mission neu gebildet. Einer bildete eine Eruption von 320 km Höhe, noch höher als die bisher höchsten bekannten. Zusammen mit den verloschenen Calderen wurden 36 Vulkane auf Io entdeckt.

Am 17.10.2010 war Halbzeit: Seit dem Start sind 1732 Tage vergangen, weitere 1732 Tage bis zur Ankunft am Pluto. New Horizons befindet sich dann 18.078 AE (2704 Millionen km) von der Sonne entfernt, das ist fast bei der Umlaufsbahn von Uranus. Wie in den letzten Jahren wechseln sich kurze Wachperioden mit Inaktivitätsperioden ab. Dabei entstanden Bilder zur optischen Navigation aber auch Tests der Kamera. So wurde Jupiter nochmals abgelichtet, der Sternhaufen M7 und Triton. Aufgrund der thermischen Strahlung des RTG ist die Sonde etwas vom Kurs angekommen und eine kleine Geschwindigkeitsänderung um 0,4 m/s ist nötig. 90% der Zeit ist New Horizons aber im Schlafmodus.

Fortlaufende Beobachtungen von Hubble, die zur Vorbereitung von New Horizons Mission dienten führten am 17.7.2011 zur Entdeckung eines neuen Mondes "P4" - so der vorläufige Name ist nur 13 bis 34 km groß (die Schätzung der Größe aufgrund der Helligkeit ist von einem großen Fehler behaftet da die Reflexionsfähigkeit nicht bekannt ist). Sein Orbit liegt zwischen Nix und Hydra und er umrunde Pluto einmal in 31 Tagen. Die Größe von Nix und Hydra wird nun auf zwischen 32 und 113 km geschätzt, also deutlich kleiner als noch zu ihrer Entdeckung. Die Entdeckung kommt noch rechtzeitig genug um ihn ins Beobachtungsprogramm aufzunehmen, doch angesichts seiner kleinen Größe wird auch New Horizons wenig mehr als seine ungefähre Größe feststellen können.

Schon ein Jahr später wurde die nächste Entdeckung, wieder auf Hubble Aufnahmen gefunden, veröffentlicht: P5 umkreist den Planeten auf einem Orbit mit 36.000 km Durchmesser (ob er elliptisch oder kreisrund ist, ist noch offen). Er ist deutlich kleiner und von irregulärer Gestalt. Seine Größe wird auf 4-9 km geschätzt, also nochmals deutlich kleiner als die schon entdeckten "neuen" Monde. Demnach verfügt Pluto derzeit über folgende Monde:

Mond Durchmesser mittlerer Abstand
Charon 1.208 km 19.419 km
S/2012 (134340) 1  (P5) Styx 4 - 9  km 38.000 km
Nix 46 - 137 km 48,700 km
S/2011 (134340) 1  (P4) Kerberos 14 - 40 59.000 km
Hydra 30 - 84 km 65.000 km

P5 ist wieder näher an dem Planeten. Ob er ins  Beobachtungsprogramm aufgenommen wird, ist offen. Er ist aber auch der kleinste der bekannten Monde. Passiert in New Horizons in 20.000 km Abstand, so könnte die hochauflösende Kamera ihn nur auf 40 x 90 Pixeln abbilden. Da New Horizons sich für jede Aufnahme drehen muss, wäre eine Aufnahme des Mondes (die ja nahe des planetennächsten Punks erfolgen würde, da alle Monde sich sehr nahe des Planeten befinden) verbunden damit, dass Aufnahmen von Pluto entfallen werden. Eher ist zu erwarten, dass es Aufnahmen aus größerer Entfernung mit niedrigerer Auflösung gibt.

Pluto und Charon in 880 Millionen km EntfernungIm Juni/Juli 2013 gab es dann wieder einige Neuigkeiten von der Mission, um die es nachdem New Horizons nun weitgehend im Schlafmodus ist wenige Neuigkeiten gab. Zum einen wurde die Mission jetzt endgültig festgelegt. Da die neuen Monde Quelle von Staub sind, überlegt man die Bahn zu ändern. Eine Möglichkeit wäre gewesen sogar bis auf nur 3000 km an die Oberfläche heranzukommen, ein anderer hätte die Sonde auf die Entfernung von Charon, 10.000 km weiter auswärts gebracht, da Charon diese Region frei fegt. Nach 18 Monaten der Studien kam man aber zum Schluss, dass das Risiko nur 0,3% groß sei von einem Staubteilchen getroffen zu werden, das die Mission gefährdet. Damit bleibt es bei derr alten Vorbeiflugdistanz von 12.500 km.

Die neuen Monde erhielten nun auch Namen. Kerberos (P4) und Styx (P5). Im Juli 2013, zwei Jahre vor der Begegnung machte New Horizons neue Aufnahmen von Pluto. Sie sind nicht sehr hochauflösend, noch schlechter als erdgebundene Aufnahmen, aber erstmals getrennt. Aus 880 Millionen km Entfernung machte ORRI Aufnahmen mit einer Auflösung von 4400 km. Das ist größer als der Durchmesser von Pluto und er überstrahlt auch die Aufnahme. Charon ist dann nominell 5 Pixel vom Pluto entfernt.

Am 25.8.2014, weniger als ein Jahr von der Passage von Pluto entfernt, passierte New Horizons die Bahn von Neptun. Inzwischen läuft seit Mitte Juli bis Ende August 2014 eine Beobachtungskampagne mit dem Hubble Weltraumteleskop, denn bisher hat man kein Objekt gefunden, das man nach der Plutopassage mit den verfügbaren Treibstoffvorräten erreichen könnte, obwohl man schon seit dem Start der Sonde nach einem Kandidaten sucht.

Am 15.10.2014 wurde bekannt, dass man nach längerer Suche mit Hilfe des HST drei Kandidaten gefunden hat. Die Hinzunahme von Hubble mit beträchtlicher Beobachtungszeit war nötig geworden, weil erdbasierende Programme nichts fanden. Schon im Vorfeld wurde von einigen Kandidaten gehorchen, deren Helligkeit war jedoch so gering, dass man sie mit den irdischen Teleskopen nicht mehr feststellen konnte. Damit war auch klar das diese Kuiper Belt Objekte sehr klein sein müssten. Viel weiß man von den drei KBO noch nicht, man wird sie nun weiter verfolgen müssen um die Bahn zu bestimmen und auch den geeigneten zu wählen. Auch einen Namen haben sie bisher noch nicht erhalten. Ein Körper ist "definitiv erreichbar", bei den anderen beiden hat man noch zu wenige Informationen über die Bahn um dies sicher sagen zu können. Zwei sind 34 Meilen (55 km groß), der dritte ist kleiner und 15 Meilen (25 km) groß. Sie befinden sich 1 Milliarde Meilen hinter Pluto - für diese Distanz braucht New Horizons rund 4 Jahre, das bedeutet dass eine Passage Mitte 2019 zu erwarten ist.

Aufgrund der Größe von 1-2% von Pluto wird die Phase in der Daten gesammelt werden können noch kürzer sein. Das Blickfeld von LORRI, als dem Instrument mit der höchsten Auflösung würden die beiden größeren KBO erst in 11.000 km Entfernung füllen, das wäre weniger als 20 Minuten vor der Passage. Noch ist die verlängerte Mission von New Horizons nicht bewilligt, das Team möchte die Sonde ab 2016 weitere 3-4 Jahre betreiben und hat dies bei der NASA beantragt.

Weiter mit der eigentlichen Mission bei Pluto geht es im vierten und letzten Teil dieser Reihe.
Ereignis Datum
Passiert Mondbahn 9 h nach dem Start
Passiert Marsbahn 7.4.2006
Asteroid APL 13.6.2006
Jupiter Flyby (3.900 m/s gewonnen, Geschwindigkeit steigt auf 23,1 km/s) 28.2.2007 in 3,2 Millionen km Abstand
Mitte 2007 - Ende 2014 Hibernation Mode 36 - 202 Tage am Stück, 1873 Tage insgesamt
Passiert Saturnbahn 8.6.2008
Passiert Uranusbahn 18.3.2011
Passiert Neptunbahn 25.8.2014
New Horizons erwacht aus dem letzten Hibernation 6.12.2014

Links:

Pluto Kuiper Express Daten vom NSSC

New Horizons Homepage

Geschichte der Pluto Projekte

New Horizons an der Uni in Boulder/Colorado

Presskit Start


© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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