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1Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Willibald RiedlerWillibald Riedler
Graz, 14. Jänner 2005Graz, 14. Jänner 2005
Mission Mission Cassini/HuygeCassini/Huygensns
Grazer Grazer Instrumente Instrumente unterwegs zu unterwegs zu SaturnSaturnund Titanund Titan
Institut für WeltraumforschungInstitut für WeltraumforschungÖsterreichische Akademie der WissenschaftenÖsterreichische Akademie der Wissenschaften
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2Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
SonnensystemSonnensystem
1 Merkur
K
123
45
6
7
8
9 2 Venus
3 Erde
4 Mars
5 Jupiter
6 Saturn
7 Uranus
8 Neptun
9 Pluto
10 Sedna ?
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3Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Österreichische Akademie der WissenschaftenÖsterreichische Akademie der WissenschaftenInstitut für WeltraumforschungInstitut für Weltraumforschung
1970 1980 1990 2000 2010 2020
Ballone, Raketen
PHOBOS
HUYGENS
SPACELAB
VEGAVENERA-13, -14
MARS-96
INTERBALL
CLUSTER
EQUATOR-S
AUSTROMIR
CLUSTER-II
ROSETTA
ALP-SAT
MIR / ALPHA Plasmainstrumente
Zeithaltung,Zeitvergleich
CHIMAG
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4Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Das Ziel: SaturnDas Ziel: Saturn
mittlerer Abstand von der Sonne: 1.427 Mio. km
Dauer des Saturnjahres:29,5 Erdjahre
nach Jupiter zweitgrößter Planet im Sonnensystem
Durchmesser: 120.536 km
Masse: 95,2 Erdmassen
Oberflächentemperatur: -180 °C
Atmosphäre aus ca. 75% H, 25% He und anderen Gasen
Ringsystem bestehend aus Staub und Brocken (Stein und Eis)
> 30 Monde
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5Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
SaturnmondeSaturnmonde
EntfernungRadius EntfernungRadiusMond (000 km) (km) EntdeckerJahr Mond (000 km) (km) EntdeckerJahrPan 134 10 Showalter 1990 Telesto 295 15 Reitsema 1980Atlas 138 14 Terrile 1980 Calypso 295 13 Pascu 1980Prometheus139 46 Collins 1980 Dione 377 560 Cassini 1684Pandora 142 46 Collins 1980 Helene 377 16 Laques 1980Epimetheus 151 57 Walker 1980 Rhea 527 765 Cassini 1672Janus 151 89 Dollfus 1966 Titan 1222 2575 Huygens 1655Mimas 186 196 Herschel 1789 Hyperion 1481 143 Bond 1848Enceladus 238 260 Herschel 1789 Iapetus 3561 730 Cassini 1671Tethys 295 530 Cassini 1684 Phoebe 12952 110 Pickering 1898
Titan 1222 2575 Huygens1655
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6Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Giovanni Domenico CassiniGiovanni Domenico Cassini
französischer Astronom italienischer Herkunft
erster Direktor der Pariser Sternwarte
Nizza, 1625 – Paris, 1712
bestimmte die Rotations-perioden von Mars, Venus und Jupiter
entdeckte 4 Monde des Saturns (Tethys, Dione, Rhea and Iapetus), eine Teilung des Saturnrings
(Cassini,sche Teilung)
u.a.
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7Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
TitanTitan
größter Mond des Saturn
Entfernung zu Saturn: 1,22 Mio. km
Durchmesser: 5.150 km
Masse: 1,35•1023 kg (2,3 % der Erdmasse)
Oberflächentemperatur: -179 °C
dichte Atmosphäre (Stickstoff, Argon, Methan, Spuren komplexerer Moleküle)
Erde
Mond
Titan
zweitgrößter Mond im Sonnensystem
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8Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Christiaan HuygensChristiaan Huygens
entdeckte die Ringe des Planeten Saturn und 1655 seinen größten Mond, Titan
erklärte das Licht als Wellenbewegung
fand die Gesetze des elastischen Stoßes und der Fliehkraft
Erfinder der Pendeluhr
erklärte die DoppelbrechungDen Haag, 1629 - 1695
niederländischer Physiker und Astronom
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9Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Raumsonde Cassini/HuygensRaumsonde Cassini/Huygens
Orbiter (= Cassini) umkreist Saturn seit 1.7.2004 (Erreichen der Saturn-Umlaufbahn) (Missionsende: 1.7.2008).
Landesonde (= Huygens) wird am Saturnmond Titan abgesetzt
Abmessungen (b x h): 4 m x 6,8 m
Masse - Orbiter: 2.125 kg
Masse - Treibstoff: 3.267 kg
Masse – Landesonde: 320 kg
Wissenschaftliche Instrumente: 12 (Cassini) + 6 (Huygens)
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10Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Instrumente auf CassiniInstrumente auf Cassini Titan Radar Mapper (RADAR)
Imaging Science Subsystem (ISS)
Radio Science Subsystem (RSS)
Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS)
Composite Infrared Spectrometer (CIRS)
Cosmic Dust Analyser (CDA)
Radio and Plasma Wave Science (RPWS)
Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS)
Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI)
Dual Technique Magnetometer (MAG)
Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS)
Plasma Spectrometer (CAPS)
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11Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
RPWSRPWS
IWF-Beitrag:
Antennenkalibrierung des Antennensystems mittels
experimenteller Technik der Rheometrie
numerischer Computersimulation mittels Drahtgittermodellen
In-Flight-Calibration: Vorbeiflug an Jupiter zur Jahreswende 2000/2001
Radio and Plasma Wave Science
Erforschung der Radioemission des Planeten Saturn
Rückschlüsse auf physikalische Vorgänge im Saturnsystem, insbesondere in der hohen Atmosphäre (z.B. Blitzentladungen) und in der Magnetosphäre des Saturn
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12Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Instrumente auf HuygensInstrumente auf Huygens
1. Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI): physikalisches Profil der Titanatmosphäre
Oberseite
Unterseite
4. Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR): Struktur der Atmosphäre und Oberflächenbilder
5. Doppler Wind Experiment (DWE): Windmessungen
6. Surface Science Package (SSP): Zusammensetzung der Oberfläche des Titan
3. Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP): Sammeln und Erhitzen von Aerosolen
2. Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GCMS): chemisches Profil der Atmosphäre
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13Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
ACPACP
Sammlung flüssiger und fester Teilchen bzw. Tröpfchen (Aerosole)
der Atmosphäre in einem Filter Dreistufige Erhitzung des Filters
in einem miniaturisierten Ofen Weiterleitung der entstehenden
Gasprodukte an ein Massen-spektrometer (GCMS) zur chemischen Analyse
Französisch-österreichische Kooperation
Österreichischer Beitrag:IWF: Leitung der Entwicklung
von Elektronik und SoftwareIndustrie: Bau der Flugelektronik
und Softwareprogrammierung (JR, AAE)
Aerosol Collector and Pyrolyser
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14Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
ACPACP
2. Filter wird in den Ofen geschoben und in drei Stufen erhitzt25°C, 400°C, 600°C
1. Titanatmosphäre wird mittels Pumpe durch Filter gesaugt
3. Jeweils entstehende Gasprodukte werden mit Stickstoff in das Analysegerät (GCMS) geblasen
2
3
1
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15Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
GCMSGCMS
Instrument zur chemischen Analyse der Titanatmosphäre
Identifikation von Atmosphären-bestandteilen bis zu einem Molekulargewicht von 146
Aufschluss über Entstehungs-geschichte des Titan und Temperaturverteilung der Titan-atmosphäre unter Berücksichti-gung der Aerosolkonzentration
Kenntnisse über die Bildung komplexer organischer Moleküle
Aufschluss über das Teilchen- und Strahlungsverhalten im frühen SonnensystemGas Chromatograph Mass Spectrometer
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16Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
HASIHASI
multifunktionelles Instrument zur Bestimmung elektrischer Messgrößen, sowie von Temperatur, Druck und Beschleunigung in der Titanatmosphäre
Untersuchung des Auftretens von Blitzen und Donner
Abtastung der Titanober-fläche mittels Radar Huygens Atmospheric Structure
InstrumentIWF-Beitrag:
Mitarbeit bei Entwicklung und Bau der digitalen Signalprozessoreinheit zur Steuerung von fünf Messgeräten, Verarbeitung der Daten und Übertragung zum zentralen Bordcomputer
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17Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Mission Cassini/HuygensMission Cassini/Huygens Start: 15. (bzw. 16. MEZ) Oktober1997,
Cape Canaveral, USA viermaliges Schwungholen an
Venus (2 x), Erde und Jupiter zurückzulegende Strecke: 3,2 Mrd. km Ankunft am Saturn: 1. Juli 2004 Trennung von Cassini und Huygens:
25. Dezember 2004 Landung der Sonde Huygens:
14. Januar 2005 Dauer der Landesequenz: 2 – 2,5 h Messungen auf der Oberfläche des
Titan: 3 - 30 min. Missionsdauer von Cassini: 4 Jahre
ESA-Beitrag: ~ 287 Mio. €
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18Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Start Cassini/HuygensStart Cassini/Huygens
15. (16.) Oktober 1997Cape Canaveral
Raketentyp: Titan IV B / Centaur
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19Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Erik Christian, geb. 16.10.1997Erik Christian, geb. 16.10.1997
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20Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Autogramme für Titan Autogramme für Titan
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21Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
SaturnbahnJupiterbahn
Erdbahn
Venusbahn
Flugbahn Cassini-HuygensFlugbahn Cassini-Huygens
1. Schwungholen an der Venus27. April 1998
2. Schwungholenan der Venus24. Juni 1999
3. Schwungholen an der Erde18. August 1999
Start15. (16.) Oktober 1997
4. Schwungholen am Jupiter30. Dezember 2000
Ankunft am Saturn1. Juli 2004
Kurskorrektur3. Dezember 1998
VVEJGA
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25Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Flugbahn Cassini/HuygensFlugbahn Cassini/Huygens
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26Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
Landung auf TitanLandung auf Titan
14. Jänner 2005
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27Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
„„Sonnenaufgang auf Titan“ Sonnenaufgang auf Titan“ (Lubos Perek)(Lubos Perek)
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28Alexandra Scherr, IWF Graz, 2005
HUYGENS EVENTFallschirmabstieg in eine fremde Welt
IWF Graz14. Jänner 2005