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Dawn (Raumsonde)

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Logo der Dawn-Mission
Dawn wird auf die Oberstufe ihrer Delta II Heavy gehoben
Blick entlang eines Solarpaneels für Dawn
Flugroute von Dawn

Dawn (englisch für Morgendämmerung) ist eine Raumsonde des Discovery-Programms der NASA, die den Asteroiden Vesta und den Zwergplaneten Ceres nacheinander umkreisen und erforschen soll. Sie ist die erste Sonde, die den Besuch von Objekten des Asteroidengürtels zur Hauptaufgabe hat und dient – wie ihr Name anklingen lässt – mit der Erkundung der als noch sehr ursprünglich angesehenen Körper dem Aufschluss über die Frühgeschichte des Sonnensystems.

Die Mission wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) geleitet, während die wissenschaftliche Projektführung bei der University of California liegt. Die Gesamtkosten werden von der NASA mit 357,5 Millionen US-Dollar beziffert. Davon entfallen 281,7 Millionen Dollar auf die Entwicklung und den Bau der Sonde und 75,8 Millionen Dollar auf den Flugbetrieb.

Planung

Im November 2005 wurde die Vorbereitung der Mission vom JPL gestoppt. Ursache waren Kostenüberschreitungen bei der Fertigung der Sonde.[1] Anfang 2006 sollte entschieden werden, ob die Mission mit einem späteren Startdatum weitergeführt oder ganz gestrichen wird. Da das Startfenster für die Sonde mit mehr als einem Jahr ungewöhnlich lang ist, war ein Start der Mission bis Oktober 2007 möglich.

Am 3. März 2006 wurde offiziell bekanntgegeben, dass die Dawn-Mission gestrichen wurde.[2] Die zum größten Teil fertiggestellte Raumsonde sollte eingelagert werden. Allerdings gab der Chef der NASA Michael Griffin kurz darauf bekannt, die Streichung der Mission befinde sich vorerst in Überprüfung.[3] Nur drei Wochen später gab die NASA am 27. März bekannt, dass das Dawn-Programm wieder aufgenommen worden sei.[4]

Vorbereitungen und Start

Die von Orbital Sciences gebaute Sonde sollte nach ursprünglichen Planungen im Juli 2007 mit einer Delta-II-7925H-9.5-Rakete starten. Während der Startvorbereitungen wurde am 11. Juni 2007 ein Solarzellenflügel von einem herunterfallenden Werkzeug beschädigt, konnte jedoch repariert werden, ohne den Zeitplan zu gefährden.

  • Beschädigung an einem Solarzellenflügel von Dawn
    Beschädigung an einem Solarzellenflügel von Dawn
  • Der Solarzellenflügel ist repariert
    Der Solarzellenflügel ist repariert
  • Start am 27. September 2007
    Start am 27. September 2007

Der Start wurde jedoch aus anderen Gründen um drei Monate verschoben und die bereits auf die Trägerrakete montierte Sonde wieder abgenommen und eingelagert.[5] Am 27. September 2007 um 11:34 UTC wurde die wieder auf die Rakete montierte Raumsonde Dawn erfolgreich von Startrampe 17B der Cape Canaveral Air Force Station gestartet.[6]

Die ersten 81 Tage nach dem Start nutzte die Bodenkontrolle, um Dawn und die Instrumente zu überprüfen. Danach begann die Sonde am 17. Dezember, eines der Ionen-Marschtriebwerke im Dauerbetrieb zu betreiben, um die Flugbahn zu verändern.[7] Am 17. Februar 2009 führte Dawn ein Swing-by-Manöver am Mars durch. Die Ankunft bei Vesta ist für den August 2011 geplant. Im Mai 2012 wird Dawn den Asteroiden verlassen und zu Ceres weiterfliegen, die sie im Februar 2015 erreichen soll. Die Primärmission soll im Juli 2015 enden.

Technik

Die Dawn-Raumsonde hat als Hauptkörper einen Bus mit 1,36 m Höhe und hat mit voll entfalteten Solarzellenflächen eine Spannweite von 19,7 m. Die Startmasse betrug 1108 kg, davon 624 kg Leermasse. Die Sonde verfügt über drei NSTAR-Ionentriebwerke mit einem spezifischen Impuls von 3000 s, deren Vorgänger bereits bei der Deep-Space-1-Mission erprobt wurde. Die Triebwerke verwenden Xenon als Treibstoff und werden für die interplanetaren Transfers als Marschtriebwerke eingesetzt. 425 kg Xenon führt die Sonde mit (ursprünglich waren 450 kg geplant). Zum Einschwenken in die Umlaufbahnen um die Himmelskörper werden dagegen herkömmliche Hydrazin verbrennende Triebwerke benutzt. Da der Ionenantrieb viel Strom benötigt, verfügt die Sonde über große Solarpaneele, die beim Start 10 kW Leistung liefern, bei Ceres rechnet man mit noch 1 kW. Im ursprünglichen Entwurf waren vier-segmentige Solarpaneele vorgesehen, die jedoch im Laufe der Entwicklung in fünf-segmentige mit 25 % mehr Solarzellenfläche und somit 25 % mehr Leistung geändert wurden.

  • Der Bus von Dawn mit Beschriftung (englisch)
    Der Bus von Dawn mit Beschriftung (englisch)
  • Spannweite von Dawn mit entfalteten Solarzellenpaddeln
    Spannweite von Dawn mit entfalteten Solarzellenpaddeln
  • Xenon-Tank von Dawn
    Xenon-Tank von Dawn

Instrumente

Auf Dawn sind drei wissenschaftliche Instrumente integriert:

Framing Camera
Dawn verfügt aus Gründen der Redundanz über zwei identische Kameras, welche primär zur Kartierung der Asteroiden eingesetzt werden. Durch die multispektralen Aufnahmen der Kameras kann auch die geologische Zusammensetzung der Oberfläche studiert werden. Ein weiteres Einsatzgebiet der Kameras ist die optische Navigation der Sonde anhand von Sternenfeldern. Jede Kamera wiegt etwa fünf Kilogramm und verbraucht etwa 18 Watt Leistung. Die Kameras wurden vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Kooperation mit dem deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze (IDA) gebaut.[8]
Visible and IR Spektrometer (VIR)/Mapping Spectrometer (MS)
VIR ist ein Spektrometer, der im sichtbaren und infraroten Licht arbeitet. VIR basiert auf dem VIRTIS-Instrument der Venus-Express-Mission und wurde von der italienischen Raumfahrtagentur ASI bereitgestellt.[9]
Gamma Ray/Neutron Spectrometer (GR/NS)
Das Gammastrahlen/Neutronen-Spektrometer soll das Vorkommen von Hauptelementen wie O, Si, Fe, Ti, Mg, Al, Ca sowie Spurenelementen wie U, Th, K, H, Gd und Sm kartieren. Zudem soll GR/NS das Vorhandensein von Wasserstoff entdecken können, um das Niveau der Hydration der Asteroidenoberfläche zu bestimmen. Das Instrument wird vom Los Alamos National Laboratory des US-Energieministeriums bereitgestellt.[10]

Gestrichene Instrumente

Weitere zwei Instrumente wurden aus dem endgültigen Entwurf der Sonde entfernt:

Magnetometer (Mag)
Das Magnetometer sollte nach schwachen Magnetfeldern bei den Asteroiden suchen. Das Instrument wäre an einem fünf Meter langen Ausleger angebracht. Mag wurde vom University of California, Los Angeles bereitgestellt, aber aus Gewichtsgründen aus dem endgültigen Entwurf der Sonde entfernt.[11]
Laser Altimeter (GLA)
Das Laser-Höhenmessgerät sollte topografische Karten der Asteroiden erstellen und sollte vom Goddard Space Flight Center der NASA geliefert werden.

Zeitablauf der Mission

  • Start: 27. September 2007
  • Mars Swing-by in 543 Kilometern Abstand: 17. Februar 2009
  • Ankunft Vesta: August 2011
  • Abflug Vesta: Mai 2012
  • Ankunft Ceres: Februar 2015
  • Ende der Primärmission Juli 2015

Sonstiges

Die NASA gab Interessierten bis zum 4. November 2006 die Möglichkeit, ihren Namen an eine Webseite zu schicken, um ihn auf einen Microchip schreiben zu lassen, der in der Raumsonde mitfliegt. Bei dieser Internetkampagne „Send your name to the Asteroid Belt“ wurden rund 365.000 Namen registriert.

Bereits Mitte der 1980er Jahre war eine Raumsonde zum Asteroiden Vesta in Planung. Diese russisch-französische Kooperation hieß VESTA und sollte die erfolgreiche Zusammenarbeit bei den VEGA-Sonden fortsetzen. Der Start war für 1991/92 geplant. Aufgrund verschiedener Faktoren wurde diese Mission jedoch Ende der 1980er Jahre eingestellt.[12]

Siehe auch

Commons: Dawn – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Space.com: NASA Dawn Asteroid Mission Told To ‘Stand Down’, 7. November 2005
  2. ↑ Spaceflightnow.com: Probe built to visit asteroids killed in budget snarl, 3. März 2006
  3. ↑ Planetary Society: A slight reprieve for Dawn, 8. März 2006
  4. ↑ NASA: NASA Reinstates the Dawn Mission, 27. März 2006
  5. ↑ Spaceflight Now: Dawn asteroid probe won't launch until September, 7. Juli 2007 (englisch)
  6. ↑ NASA: Dawn Spacecraft Successfully Launched, 27. September 2007 (englisch)
  7. ↑ Dawn Journal: [1]
  8. ↑ NSSDC Master Catalog Display: Framing Camera (FC)
  9. ↑ NSSDC Master Catalog Display: Mapping Spectrometer (MS)
  10. ↑ NSSDC Master Catalog Display: Gamma Ray/Neutron Spectrometer (GR/NS)
  11. ↑ NSSDC Master Catalog Display: Magnetometer (Mag)
  12. ↑ Space Files: Pre-Dawn: The French-Soviet VESTA mission, 5. November 2007
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