Auf ihrem Weg zum Asteroiden Vesta passierte die NASA-Raumsonde Dawn am 18. Februar 2009 den roten Planeten Mars in einem Abstand von 550 Kilometern. Die dichteste Annäherung erfolgte um 1:28 Uhr MEZ und erhöhte die Geschwindigkeit der Raumsonde um 2,6 Kilometer pro Sekunde relativ zur Sonne.
Der Asteroid Vesta
© NASA / ESA / Lucy A. McFadden & Jian-Yang Li, University of Maryland; Max Mutchler & Zolt Levay, STScI; Peter Thomas, Cornell University; Joel Parker & Eliot F. Young, SwRI; Christopher T. Russell & Britney Schmidt, UCLA
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Die Ankunft von Dawn bei Vesta ist für August 2011 vorgesehen, dann soll sie in eine Umlaufbahn um den Himmelskörper eintreten. Nach einem zehnmonatigen Aufenthalt verlässt Dawn das Umfeld von Vesta im Mai 2012 und begibt sich auf eine fast dreijährige Reise zum Zwergplaneten Ceres, den sie im Februar 2015 erreicht. Dann schwenkt sie in eine Umlaufbahn um den Zwergplaneten ein und soll ihn mindestens bis Juli 2015 umkreisen.

Nicht nur die Bahngeschwindigkeit von Dawn wurde durch den dichten Marsvorbeiflug verändert, sondern auch die Neigung der Sonnenumlaufbahn der Sonde zur Ekliptik erhöhte sich um mehr als fünf Grad. Damit befindet sich Dawn nun annähernd in der Umlaufebene von Vesta. Allerdings reicht die Bahnänderung durch den Marsvorbeiflug nicht aus, um Vesta direkt anfliegen zu können.

Dawn ist mit Ionentriebwerken ausgestattet, die ihre Bahn weiter verändern. Ionentriebwerke erzeugen jedoch nur einen äußerst geringen Schub, können aber im Gegensatz zu chemischen Raketenmotoren über Wochen bis mehrere Monate hinweg permanent im Einsatz sein.

Als Treibstoff dient das Edelgas Xenon, dass nach seiner Ionisierung mittels elektrischer und magnetischer Felder auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt wird und dabei einen schwachen, aber stetigen Schub erzeugt. Für den Flug zu Vesta muss das Ionentriebwerk 720 Tage (zwei Jahre) Schub liefern.

Der dichte Marsvorbeiflug wurde von den beteiligten Wissenschaftlern zu Kalibration und Test der Bordinstrumente genutzt. Darunter befindet sich auch die Kamera, die am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau entwickelt und gebaut wurde. Sie nahm einige Hundert Bilder des Roten Planeten auf, die in den nächsten Tagen zur Erde übermittelt werden.

Bei den Marsbeobachtungen stimmten sich die Forscher vom MPS mit der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA ab, deren Spähsonde Mars Express zur gleichen Zeit Detailbilder der Marsoberfläche aufnahm. Durch den Vergleich der zeitgleichen Aufnahmen von Mars Express mit denjenigen von Dawn können die Forscher die Bordkameras kalibrieren.

Die Hauptaufgabe der Raumsonde Dawn ist, wie schon erwähnt, die Erforschung des Asteroiden Vesta und des Zwergplaneten Ceres, die beide im inneren Asteroidengürtel zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter die Sonne umrunden.

Vesta ist einer der wenigen differenzierten Asteroiden im Sonnensystem, das heißt sie gliedert sich in eine Kruste und einen Mantel aus silikatischen Gesteinen und einen metallischen Kern aus Nickeleisen. Damit ist Vesta im Grunde eine Miniaturausgabe eines terrestrischen Planeten.

Spektroskopische Untersuchungen ihrer Oberfläche, die unter anderem mit dem Weltraumteleskop Hubble durchgeführt wurden, belegen das Vorkommen von Basaltlava an ihrer Oberfläche, der Himmelskörper war in seiner Jugend geologisch aktiv. Vesta gilt als die Quelle von besonders seltenen Meteoriten, den Howarditen, Eukriten und Diogeniten. Sie sind irdischen Basalten und Gabbros sehr ähnlich.

Der Zwergplanet Ceres
© NASA / ESA / Joel Parker, SwRI / Peter Thomas, Cornell University / Lucy A. McFadden, University of Maryland
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Der Zwergplanet Ceres ist das größte Mitglied des inneren Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter. Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble zeigen ihn als einen annähernd kugelförmigen Himmelskörper von 950 Kilometern Durchmessern und einer weitgehend gleichförmigen Oberfläche ohne besondere Merkmale.
© NASA, ESA, and A. Feild (STScI)
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 Bild vergrößernDer innere Aufbau des Zwergplaneten Ceres
Spektroskopische Daten belegen die Anwesenheit großer Mengen an Kohlenstoff auf seiner Oberfläche. Ceres besitzt eine mittlere Dichte von 2,1 Gramm pro Kubikzentimeter, ein Hinweis auf größere Mengen an Wassereis und organischen Molekülen in seinem Inneren.

Tilmann Althaus