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DAWN
Reise zu den Anfängen des Sonnensystems
Redaktion / DLR-Pressemitteilung
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5. Juli 2007

Am Wochenende soll es soweit sein: Mit der Mission Dawn will die NASA die beiden Asteroiden Vesta und Ceres erkunden. Die mit einem Ionentriebwerk ausgerüstete Sonde soll ihr erstes Ziel Vesta im Oktober 2011 erreichen. Ceres wird die Sonde dann ab Februar 2015 umrunden. Auch deutsche Wissenschaftler sind bei Dawn dabei: Das Kamerasystem an Bord der Sonde wurde in Deutschland entwickelt. 

Dawn

Missionslogo der Dawn-Mission. Bild: UCLA

Es wird eine Reise zu den Ursprüngen des Sonnensystems sein: Zwischen dem 7. und 11. Juli 2007 wird die Raumsonde Dawn an Bord einer dreistufigen Delta II-7925H Trägerrakete vom amerikanischen Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida ihre Reise zur Erforschung der Asteroiden Ceres und Vesta antreten. Es ist das erste Mal, dass ein und dieselbe Sonde an zwei verschiedenen Körpern des Sonnensystems in eine Umlaufbahn einschwenken wird. Und es ist das erste Mal, dass auf einer NASA-Mission in die Tiefen des Sonnensystems keine amerikanische Kamera verwendet wird: Denn die beiden baugleichen Aufnahmesysteme an Bord von Dawn entstanden in Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau, das bei diesem Kameraexperiment federführend ist.

"Dawn wird eine ganz außergewöhnliche Mission werden", freut sich Professor Ralf Jaumann vom DLR-Institut für Planetenforschung und Mitglied des Dawn-Wissenschaftsteams. "Mit diesem Projekt werden wir eine Art 'Zeitreise' in die Frühzeit des Sonnensystems unternehmen können. Zwar sind beide Körper – Ceres und Vesta – zu Beginn des Sonnensystems innerhalb weniger Millionen Jahre entstanden: Aber dann haben sie sich recht unterschiedlich entwickelt. Mit den Kameras, die wir gemeinsam mit den Max-Planck-Kollegen gebaut haben, werden wir ein detailliertes Bild der beiden Asteroiden erhalten." Neben dem DLR und dem MPS wirkte auch das Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze der Technischen Universität Braunschweig beim Bau der Kamera mit.

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Gegenwärtig ist der Start der Mission für Samstag, den 7. Juni, um 16.09 Uhr Ortszeit (22.09 Uhr MESZ) vom Startplatz 17B vorgesehen. Sollte es wegen schlechten Wetters in Cape Canaveral zu Verzögerungen kommen, kann der Countdown in einem täglichen Startfenster von etwa einer halben Stunde bis zum 11. Juli wiederholt werden. Dawn wird 24 Minuten nach dem Start von der dritten Stufe der Trägerrakete abgetrennt und zunächst in eine Erdumlaufbahn gebracht. Wenig später werden die beiden jeweils über acht Meter langen Sonnensegel zur Erzeugung von insgesamt 10 Kilowatt Energie zu beiden Seiten des 1.217 Kilogramm schweren Raumschiffs entfaltet und dann erstmals die Ionentriebwerke der Sonde gezündet.

Dawn befindet sich dann schon auf einer spiralförmigen Bahn durch das innere Sonnensystem, auf der die Sonde sich zunächst ganz langsam, aber kontinuierlich beschleunigend von der Erde entfernt. Während der ersten 60 Tage wird die Funktionsfähigkeit aller Systeme und Instrumente überprüft, ehe Dawn wenig später endgültig in einen "Reisemodus" versetzt wird. Im März 2009 wird die Sonde am Mars vorbeikommen und die Wechselwirkung mit dem Schwerefeld des Planeten zur weiteren Beschleunigung nutzen. Im Oktober 2011 wird die Sonde Vesta erreichen. Dawn wird den Asteroiden etwas mehr als ein halbes Jahr lang aus unterschiedlich hohen Umlaufbahnen beobachten.

Nach den Vesta-Beobachtungen wird Dawn auf eine Transferbahn zu Ceres gebracht. Dort wird die Sonde im Februar 2015 ankommen und bis zum Missionsende im Juli 2015 Experimente und Messungen vornehmen. Nach der Ankunft bei Ceres wird Dawn mit seinen drei Ionenstrahl-Triebwerken über fünf Milliarden Kilometer durch das innere Sonnensystem gereist sein: Mit diesen Antriebssystemen können weite Strecken sehr viel effektiver als mit konventionellen Verbrennungstriebwerken zurückgelegt werden. Im inneren Sonnensystem lässt sich der für ein Ionentriebwerk erforderliche elektrische Strom problemlos durch entsprechend ausgelegte Sonnensegel gewinnen, weshalb man auch von "solarelektrischem" Ionenantrieb spricht.

Bei einem Ionenantrieb werden Atome des Edelgases Xenon durch elektrischen Strom angeregt, so dass sie durch Verlust eines Elektrons "ionisiert" werden. Die positiv geladenen Xenon-Ionen werden durch ein elektrisches Feld auf die sechs- bis zehnfache Geschwindigkeit eines chemischen Raketenstrahls beschleunigt und der Ionenstrahl auf die Austrittsdüsen fokussiert. Damit wird ein Rückstoßeffekt von maximal 91 Millinewton erzielt: Das ist zwar nur etwa so viel, wie ihn ein herabschwebendes Blatt Papier auf die Schreibtischfläche ausübt, dafür kann der Schub bei relativ geringen Mengen an Xenon aber über Monate und Jahre aufrechterhalten werden und führt so zu einer beachtlichen Beschleunigung. Mit einem Ionenantrieb kann ein Raumschiff auf höhere Geschwindigkeiten kommen als bei den bisher zumeist eingesetzten Verbrennungstriebwerken. Dabei werden pro Sekunde nur 3,25 Milligramm Xenon benötigt; im Tank von Dawn befinden sich 425 Kilogramm des Edelgases.

Dawn ist die erste rein wissenschaftliche Mission, die durch "Beschleunigung mit Geduld", wie es Dawn-Projektmanager Keyur Patel vom Jet Propulsion Laboratory der NASA im kalifornischen Pasadena bezeichnet, also mit einem Ionenantrieb, ihre Ziele erreichen wird. Der maximale Stromverbrauch des Ionenstrahl-Triebwerks beträgt 2,5 Kilowatt, das entspricht der Leistung eines Haushalts-Staubsaugers. 

Dawn ist Bestandteil des 1992 von der NASA aufgelegten so genannten Discovery Programms, das der Wissenschaft die Möglichkeit gibt, mit relativ preisgünstigen und innovativen Missionen die Rätsel in unserem Sonnensystem zu lösen. Dawn ist die neunte Discovery-Mission, zu der auch die Merkursonde Messenger oder Stardust, Deep Impact, Mars Pathfinder oder Lunar Prospector gehörten. Der Gesamtaufwand für Dawn beträgt inklusive Start und Betriebskosten etwa 320 Millionen Euro; der deutsche Beitrag beläuft sich auf drei Prozent dieser Summe. Für die Dawn-Kamera wurden Mittel aus dem Nationalen Raumfahrtprogramm der Bundesregierung durch die Raumfahrt-Agentur des DLR und der DLR-Grundfinanzierung für Forschung und Entwicklung aufgewendet, sowie – zum überwiegenden Teil – von der Max-Planck-Gesellschaft.

Update (6. Juli): Wegen einer Verzögerung beim Betanken der zweiten Raketenstufe wurde der Start um 24 Stunden auf den 8. Juli verschoben (siehe Startrampe)

Update (9. Juli): Nach weiteren Verzögerungen am Wochenende hat die NASA entschieden, den Start von Dawn auf den September zu verschieben. Hauptgrund ist, dass man vermeiden will, durch einen sich verzögernden Dawn-Start im Juli die Vorbereitungen für den Start des Phoenix-Landers zu behindern, der für Anfang August geplant ist.

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siehe auch
Hubble: Neue Bilder von Ceres und Vesta - 27. Juni 2007
Dawn: Mission zu Vesta und Ceres wiederbelebt - 29. März 2006
Ceres: Größter Asteroid ein Mini-Planet? - 8. September 2005
Discovery-Missionen: Kepler sucht nach zweiter Erde - 28. Dezember 2001
Asteroiden: Riesenkrater auf Ceres? - 2. November 2001
Asteroiden: Pläne für Mission zu Ceres und Vesta - 22. Januar 2001
Links im WWW
Dawn Mission Home Page
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