Venus Express

Venus Express

Künstlerische Darstellung von Venus Express Quelle: ESA

Künstlerische Darstellung von Venus Express
Quelle: ESA

Die Raumsonde Venus Express ist am 9. November 2005 erfolgreich vom Weltraumbahnhof Baikonur in Kazakhstan mit einer russischen Soyuz-Fregat Rakete gestartet. Sie soll bereits 153 Tagen nach dem Start am 11. April 2006 in einen Orbit um den zu beobachtenden Planeten Venus einschwenken. Es ist geplant, die Venus etwa zwei Venus-Jahre (dies entspricht etwa 500 Erd-Tagen) wissenschaftlich zu beobachten.

Die erste Phase der Erforschung der Venus mit Raumfahrzeugen (1962-1985) erfolgte durch die Missionen Venera, Pioneer Venus und Vega und ermöglichte auf der einen Seite eine erste Beschreibung der physikalischen und chemischen Bedingungen, welche in der Atmosphäre und an der Oberfläche der Venus vorherrschen.
Auf der anderen Seite warf sie auch viele Fragen zu den physikalischen Prozessen auf, welche zu diesen Bedingungen führen. Viele dieser Fragen sind auch heute noch ungeklärt. Umfassende Radar-Kartierungen durch Venera 15 und 16 und den Magellan-Orbiter, kombiniert mit wenigen Bildern, die von Landern stammen, haben unsere Kenntnisse von der Venus-Geologie und Geophysik wesentlich erweitert. Jetzt soll eine ähnliche systematische Erforschung der Atmosphäre erfolgen. Insbesondere gilt dies für die Atmosphäre unterhalb der Wolken, denn abgesehen von einigen lokalen Messungen von früheren Sonden gibt es hier keine genauen Daten. Viele Probleme, die in Zusammenhang mit der Wechselwirkung zwischen der Venusatmosphäre und dem solaren Wind stehen, sind noch nicht gelöst. Die grundlegenden Geheimnisse der Venus hängen zusammen mit:

  • der globalen atmosphärischen Zirkulation
  • dem atmosphärisch-chemischen Aufbau und seinen Veränderungen
  • den Interaktionen der Oberflächen-Atmosphäre mit der Planetenoberfläche, einschließlich des Vulkanismus
  • der Physik und Chemie der Wolkenschichten
  • der Rolle der Spurengase im Treibhauseffekt
  • dem Ursprung und der Entwicklung der Atmosphäre
  • der Plasma-Umgebung und seine Abhängigkeit mit dem solaren Wind

Durch einen leistungsfähigen Orbiter, ausgerüstet mit Fernerkundungs- und in-situ -Messgeräten, können diese grundlegenden Geheimnisse der Venus gelüftet werden. Der Vergleich mit früheren Raumfahrzeugmissionen lässt einen Durchbruch erwarten, indem die spektralen ‘Fenster’ im nahen Infrarotspektrum der Venus-Nachtseite ausgenutzt werden. Diese wurden erst in den späten achtziger Jahren entdeckt: Strahlung der unteren Atmosphäre und der Oberfläche entweicht ins All und kann gemessen werden. Somit ermöglicht eine Kombination von Spektrometern und Kameras, welche den gesamten Bereich vom UV bis hin zum thermalen IR-Bereich abdecken, zusammen mit anderen Instrumenten wie Radar und einem Plasmaanalysator, eine Sondierung der gesamten Venusatmosphäre von der Oberfläche bis zu 200 km Höhe; außerdem können noch zusätzliche Informationen über die Oberfläche gesammelt werden, welche die Magellan-Mission vervollständigen würde.

Die Instrumente, die für Mars Express und Rosetta entwickelt wurden, sind für die Aufgaben von Venus Express sehr gut geeignet. Folgende vorhandene Instrumente gehören zur Nutzlast von Venus Express:

  • SPICAV: vielseitiges UV-IR Spektrometer für solare/stellare Okkultationen und Nadir-Beobachtungen
  • PFS: hochauflösendes Fourier-Spektrometer
  • ASPERA: ‘Energetic Neutral Atom (ENA) imaging’ zur Visualisierung geladener und neutraler Gasumgebungen
  • VIRTIS: sensibler optischer ‘spectro-imager’ und mid-IR Spektrometer
  • VeRa: Radio-Science Experiment
  • VMC: Weitwinkelkamera
  • MAG: Magnetfeld Messungen

VeRa – Venus Express Radio Science

Die direkte Funkverbindung zwischen dem Raumfahrzeug und der Bodenstation auf der Erde wird für die Radiosondierung von neutralen und ionisierten Medien verwendet.

Die wissenschaftlichen Zielsetzungen des Venus Radio Science Experimentes (VeRa) sind:

(1)Radiosondierung der Venus-Ionosphäre,

Okkultations-Experiment

von ~ 80 Kilometer Höhe bis zur Ionopause (300 Kilometer bis 600 Kilometer Höhe abhängig vom Zustand des Sonnenwindes), in Abhängigkeit von planetarer Breite und Solarwind, um:

  • vertikale Profile der Elektronendichte abzuleiten,
  • die Höhe der Ionopause festzustellen,
  • das Zusammenspiel vom Sonnenwind mit der Venus-Ionosphäre als Funktion der Lokalzeit zu studieren.

2) Radiosondierung der Neutralatmosphäre, von der Wolkendecke (35 – 40 Kilometer) bis in 100 Kilometer Höhe, um in Abhängigkeit von der planetaren Breite und der Jahreszeit vertikale Profile der neutralen Massendichte, der Temperatur und des Drucks als Funktion der Lokalzeit abzuleiten.

(3)die Messung der dielektrische Bistatic-Radar-ExperimenEigenschaften,

Rauhigkeit und des chemischen Aufbaus der Venus-Oberfläche mittels der Reflektion der Radiowellen an der Oberfläche (bistatisches Radarexperiment).

(4) Studium der koronalen Strukturen und der Sonnenwindturbulenz während der unteren und oberen Konjunktion des Planeten Venus mit der Sonne. Bei den inneren Planeten unterscheidet man zwischen oberer und unterer Konjunktion. Das bedeutet, dass sich der Planet auf der Linie: Planet – Sonne – Erde (obere Konjunktion) oder Sonne – Planet – Erde (untere Konjunktion) befindet.

VeRa nutzt das Radioträgersignal des Raumfahrzeugs im X-Band (8.4 GHz) und im S-Band (2.3 GHz), welche mit der Hochgewinnantenne (HGA) gleichzeitig übertragen werden.

Siehe auch: