Raumfahrt Irdischer Besucher am Saturn

Jean-Dominique Cassini und Christiaan Huygens hätten nicht schlecht gestaunt. Als die beiden Astronomen vor rund 350 Jahren mit ihren Fernrohren mehrere Monde am großen Ringplaneten Saturn entdeckten und als erste die Natur eben jener Ringe zu verstehen begannen, da hätten sie sich nicht träumen lassen, daß einmal etwas Irdisches den unvorstellbar weit entfernten Planeten besuchen würde. Doch genau das ist nun geschehen.

Eine Raumsonde hat am frühen Morgen des 1. Juli 2004 den Saturn erreicht. Ihr Name: „Cassini-Huygens“. Die beiden großen Sternenforscher hätten diese Würdigung ihrer Arbeit sicherlich mit Genugtuung, vielleicht sogar mit Freude aufgenommen. Ihre wissenschaftlichen Nachfahren feierten die Ankunft der mit 2,7 Milliarden Euro teuersten und ambitioniertesten Forschungssonde der Raumfahrtgeschichte am Saturn mit ungebremster Euphorie.

Alle Manöver zuverlässig absolviert

Im Jet Propulsion Laboratory (JPL), dem Nasa-Kontrollzentrum im kalifornischen Pasadena, brach immer wieder Jubel aus. Dort wurde die Annäherung der amerikanischen Sonde an den „Herrn der Ringe“ mit großer Anspannung verfolgt. Doch „Cassini“ arbeitete zuverlässig ein Manöver nach dem anderen automatisch ab. „Das Raumschiff hätte nicht besser funktionieren können“, jubelte „Cassini“-Flugdirektorin Julie Webster. „Die Dinge laufen ab wie geplant“, bestätigte auch Michael Khan von der Esa-Projektplanung. „Wir sind jetzt in einem sicheren Orbit um Saturn.“

Kurz nach sechs Uhr (MESZ) bestätigte ein Signal von der Sonde, daß alles geklappt hatte. Eine Nachricht, die auch im European Space Operations Centre (Esoc), dem Missionskontrollzentrum der Esa in Darmstadt, große Erleichterung auslöste. Denn huckepack mit „Cassini“ war so auch die Landesonde „Huygens“, der Hauptbeitrag der europäischen Raumfahrtagentur zu der Mission, heil am zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems angekommen.

Schneller dank Swing-by-Manövern

Bis die gute Kunde vom fernen Saturn eintraf, herrschte gespannte Zuversicht unter den beteiligten Wissenschaftlern und Technikern. Schnell wurde deutlich, daß die am 15. Oktober 1997 mit einer Titan-4B/Centaur-Trägerrakete von Cape Canaveral gestartete Raumsonde sich beim Einschwenken in die Umlaufbahn um Saturn genauso zuverlässig verhalten würde, wie sie das während der gesamten sieben Jahre währenden Reise quer durch das Sonnensystem getan hatte. Um nicht noch länger unterwegs zu sein, wurde das Sondenpaar paradoxerweise erst einmal in die falsche Richtung geschickt.

„Cassini-Huygens“ holte sich auf seinem Weg zweimal in der Umlaufbahn der Venus und danach einmal im Orbit um die Erde Schwung für die endlos scheinende Reise. Bei solchen Vorbeiflügen (Swing-by-Manövern) können die Schwerefelder der Planeten so ausgenutzt werden, daß ein Raumschiff Fahrt aufnimmt, ohne Treibstoff zu verbrauchen. Allein beim vierten und letzten Swing-by „Cassinis“ am Jupiter wurde die Raumsonde um rund 7000 Kilometer in der Stunde beschleunigt. Die Reisezeit verkürzte sich damit um zwei Jahre.

Riskante Vollbremsung am Saturn

Einen Tag vor der Ankunft raste die Sonde schließlich mit 35.000 Stundenkilometern auf den Saturn zu. Die Gravitationskräfte des riesigen Gasplaneten zogen das Raumschiff immer mehr an und beschleunigten es dadurch weiter. Bei der größten Annäherung hatte „Cassini“ nach Angaben der Esa schließlich ein Tempo von 111.000 Kilometern in der Stunde erreicht. Damit wäre die Sonde buchstäblich übers Ziel hinausgeschossen. Deshalb hatten sich die Raumfahrer ein halsbrecherisches Manöver ausgedacht. „Man muß sich das wie eine Vollbremsung im Auto vorstellen“, erläuterte Esa-Projektplaner Khan. Ein äußerst heikles Manöver am Ende eines 3,5 Milliarden Kilometer langen Weges, auf dem es bisher meist darum gegangen war, den Planetenspäher zu beschleunigen.

Die 5,6 Tonnen schwere Sonde von der Größe eines Busses mußte zweimal durch die Saturnringe in eine Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten des Sonnensystems bewegt werden. „Aufgrund der Flugbahn war es nicht zu vermeiden, die Ringebene zu kreuzen, um Cassini in die Umlaufbahn zu bekommen“, erläuterte Gerhard Schwehm, Chef der Planeten-Missionen bei der Esa. Obwohl die Ringe des Saturn aus unzähligen Gesteins- und Eisbrocken der unterschiedlichsten Größe bestehen, sei die Sonde aber nicht wirklich in Gefahr geraten, sagte Schwehm. Zum einen hatten die Planer eine Route durch eine Lücke zwischen zwei Ringen gewählt, zum anderen wurde die Hochleistungsantenne als Schutzschild gegen mögliche Einschläge von kleineren Staubpartikeln benutzt. Diese können bei den immensen Geschwindigkeiten im All und der dadurch entstehenden Wucht des Aufpralls schwere Schäden verursachen. „Cassini“ blieb unversehrt.

Kein Eingreifen mehr möglich

Zwischen den beiden Durchquerungen der Ringebene war für 96 Minuten das Haupttriebwerk gezündet worden, um den irdischen Planetenspäher so weit zu verlangsamen, daß die Sonde von der Schwerkraft des Saturn eingefangen und auf eine Umlaufbahn gezwungen werden konnte. Diese Phase stellte alle Beteiligten auf eine harte Geduldsprobe. Eingreifen konnte die Bodenkontrolle der Nasa zu diesem Zeitpunkt nicht mehr, da ein Funksignal von der Erde zum Saturn 83 Minuten benötigt - zu lange für plötzlich auftretende Probleme. „Wir konnten nur noch auf den Nägeln kauen“, sagte „Cassini“-Projektleiter Robert Mitchell in Pasadena.

Doch glücklicherweise lief alles nach dem vor sieben Jahren gefaßten Plan. Die eigentliche Mission von „Cassini-Huygens“ beginnt nun allerdings erst. In den kommenden vier Jahren wird die Sonde den gewaltigen Gasplaneten, sieben seiner 31 bisher bekannten Monde und das sich über Hunderttausende von Kilometern erstreckende Ringsystem erforschen. Immer wieder wird „Cassini“ die Schwerefelder des Saturn und seiner großen Monde nutzen, um sich durch das Saturn-System „schleudern“ zu lassen. Insgesamt sind 76 Umkreisungen des sechsten Planeten unseres Sonnensystems vorgesehen. Allerdings wird „Cassini“ nie wieder so nah an den Planeten herankommen wie am Tag der Ankunft. Die Sonde rückte Saturn für astronomische Verhältnisse regelrecht auf die Pelle, indem sie die Wolkendecke in nur 19.000 Kilometern Höhe überflog.

Warten auf das „Weihnachtsgeschenk“

„Die zu erwartende Datenflut wird uns wohl für den Rest unseres Arbeitslebens beschäftigen“, sagte Geophysiker Fritz Neubauer von der Universität Köln. Neubauer wird vor allem den Mond Titan erforschen, eines von zahlreichen Projekten, an denen deutsche Wissenschaftler und Forschungseinrichtungen beteiligt sind. Insgesamt arbeiten auf der ganzen Welt 260 Wissenschaftler an der Erforschung des Saturnsystems. Dazu ist „Cassini“ mit zwölf und das Landemodul „Huygens“ noch einmal mit sechs wissenschaftlichen Instrumenten bestückt.

„Huygens“ ist auch der Grund, warum sich die europäischen Raumfahrer, am Donnerstag noch weitgehend zum Zuschauen verurteilt, nun ganz besonders auf Weihnachten freuen. Am ersten Festtag wird die 320 Kilogramm schwere Landeeinheit von der Muttersonde „Cassini“ ausgeklinkt und begibt sich auf den Weg zu Titan, dem größten aller Saturnmonde. Nach Ansicht der Esa-Forscher wird dies sozusagen eine Reise in die Vergangenheit unseres eigenen Planeten, herrschen auf dem Saturntrabanten doch Verhältnisse, die denen der Urerde ähneln.

Landung von „Huygens“ im Januar geplant

Das trifft vor allem auf die Atmosphäre des Mondes zu, die hauptsächlich aus Stickstoff und Methan besteht - ähnlich der Lufthülle der frühen Erde. Am 14. Januar wird „Huygens“ diese Atmosphäre durchfliegen und möglichst auch auf der Oberfläche landen - entweder auf festem Grund oder in einem See (siehe: Spezial: Spektakulärer Erfolg für die Esa). „Ich erwarte schlammige Methan-Ethan-Seen, die am ehesten den Teerseen auf Trinidad ähneln“, sagte Titan-Forscher Neubauer am Donnerstag. Wenn „Huygens“ nur einige wenige Minuten auf der Oberfläche oder einem der Seen aushalte und Daten sende, sei die Mission bereits erfüllt. An Bord hat „Huygens“ auch 81000 Unterschriften und Tonbotschaften von der Erde. „Das ist ganz obenauf“, berichtete Esa-Projektplaner Michael Khan am Donnerstag. „Wenn das irgendwelche Außerirdische finden, müßten sie die CD-Rom sofort sehen.“ Über leibhaftige Titaner dürften wir aber noch mehr staunen als Cassini und Huygens, hätten sie den Besuch der nach ihnen benannten Raumsonde erlebt.