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Raumsonden: ESA gibt Instrumente für die Jupitersonde JUICE bekannt

Die europäische Jupitersonde JUICE

Mit JUICE, dem "Jupiter Icy Moons Explorer", richtet die Europäische Raumfahrtbehörde ESA erstmals ihren Blick auf Jupiter und seine Monde. Nun gab die ESA die endgültige Auswahl der für die Sonde vorgesehenen wissenschaftlichen Instrumente bekannt. JUICE ist die erste selbstständige europäische Mission zu einem Riesenplaneten und soll vor allem seine drei großen eishaltigen Monde Europa, Ganymed und Kallisto aus der Nähe erkunden. Der Start ist für das Jahr 2022 geplant und die Sonde wird acht Jahre später im Jupitersystem eintreffen.

Das Auge von JUICE wird das Kamerasystem JANUS sein, die Abkürzung steht für "Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator", lateinisch annähernd: "Jupiter, allgegenwärtiger Späher der Liebschaften und der Neugeborenen". Diese poetische Umschreibung steht für ein System aus einer Weitwinkel- und einer Telekamera, welches Jupiter und seine Monde multispektral erfassen soll.

MAJIS, das "Moons and Jupiter Imaging Spectrometer", soll die Oberflächen der Eismonde im infraroten und sichtbaren Licht erkunden und vor allem die Zusammensetzung der nicht wasserhaltigen Anteile in den Eiskrusten ermitteln. Zudem richtet MAJIS seinen Blick auch auf Jupiter selbst, um dessen dynamisches Wettergeschehen unter die Lupe zu nehmen.

Die äußerst dünnen Gashüllen um Europa, Ganymed und Kallisto und deren Wechselwirkungen mit dem starken Magnetfeld des Jupiter wird UVS, der "Ultraviolet Imaging Spectrograph" erforschen. Diese abbildende Ultraviolettspektrometer beobachtet die Monde im Spektralbereich zwischen 50 und 320 Nanometer. An UVS ist auch die US-Raumfahrtbehörde NASA beteiligt.

Wie sich die äußeren Schichten der Jupiteratmosphäre verhalten und wie dort die Winde wehen und die Temperaturen verteilt sind, erkundet das "Sub-millimeter Wave Instrument" (SWI). SWI wird unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau entwickelt. Es arbeitet im Bereich der Submillimeterwellen zwischen 550 und 230 Mikrometer und soll unter anderem Spurenstoffe in der Jupiteratmosphäre bestimmen. Auch möchten die Forscher nach den schweren Isotopen von Sauerstoff O-17 und O-18 und Stickstoff N-15 in der Jupiteratmosphäre suchen und ihre Vorkommen kartieren.

GALA steht diesmal nicht für eine feierliche Veranstaltung, sondern ist das Akronym für das "Ganymed Laser Altimeter". Dieser Höhenmesser feuert kurze Laserimpulse auf die Oberfläche des Mondes Ganymed und fängt die zurückgeworfenen Signale mit einem kleinen Teleskop wieder auf. Aus dem bekannten Abstand und der Bewegungsrichtung der Sonde relativ zu Ganymed lassen sich dann nach und nach Höhenprofile der gesamten Oberfläche des Mondes ermitteln und somit eine topografische Karte erstellen.

Ebenfalls die Oberflächen der Eismonde erkunden soll RIME, das "Radar for Icy Moons Exploration", das von der US-Raumfahrtbehörde NASA gestellt wird. Es sendet langwellige Radarwellen aus, die je nach Oberflächenzusammensetzung bis zu neun Kilometer in die Eiskrusten der Monde eindringen und von dort zurückgeworfen werden. Daraus lassen sich dann Rückschlüsse auf die innere Struktur der Eiskrusten ziehen und auch nach Taschen warmen Wassers nahe der Oberfläche von Europa suchen, die dort von manchen Forschern vermutet weden.

Das Magnetometer J-MAG erkundet das mächtige Magnetfeld des Jupiter, das stärkste im Sonnensystem. Zudem soll das Instrument auch die Wechselwirkungen des Jupitermagnetfelds mit demjenigen von Ganymed erforschen, dem einzigen Mond im Sonnensystem, der eine eigene Magnetosphäre in seinem Inneren erzeugt. Des Weiteren interessieren sich die Forscher auch für die Wechselwirkungen mit den äußerst dünnen Gashüllen der Monde Europa und Kallisto. Unterstützt werden die J-MAG-Messungen von PEP, dem "Particle Environment Package". Sie liefert Informationen über die Mengen und Dichten geladener Partikel im Magnetfeld und deren Wechselwirkungen mit den Oberflächen der Monde. PEP besteht aus drei Instrumenten, einem Plasma-Analysator, einem Analysator für energiereiche Partikel und einem Massenspektrometer für neutrale Partikel. An PEP ist unter anderem auch das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung beteiligt und liefert ein Elektronenspektrometer dazu. Auch RPWI, die "Radio & Plasma Wave Investigation" widmet sich der Erkundung der Jupitermagnetosphäre und ihrer Auswirkungen auf die Monde. Es ermittelt die Dichte von Plasmen im Magnetfeld und registriert die dort erzeugten Radiowellen.

Die Instrumente 3GM und PRIDE, "Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons" und "Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment" sollen die Funkanlage und die Bewegungen der Raumsonde um Jupiter und seine Monde nutzen, um aus genauen Bestimmungen ihrer Bahn Rückschlüsse auf den inneren Aufbau ziehen zu können. Unter anderem interessieren sich die Forscher dafür, wie dick die Eiskruste des Jupitermonds Europa ist, unter der ein Ozean aus flüssigem Wasser vermutet wird. Auch soll endgültig ermittelt werden, ob der äußerste große Jupitermond Kallisto tatsächlich nicht differenziert ist. Nach den Messungen der US-Raumsonde Galilei, die Jupiter in den Jahren 1995 bis 2003 umrundete, gliedert sich der Mond offenbar nicht in eine Kruste und Mantel aus Eis und einem festen Gesteinskern, anders als es bei Ganymed und Europa der Fall ist.

JUICE soll bei Jupiter 2030 ankommen und ihn zunächst für rund drei Jahre umkreisen, wobei sich die Sonde immer wieder dicht den Monden Europa, Ganymed und Kallisto annähern wird. Durch gezielte Bahnmanöver soll JUICE in eine Umlaufbahn um den Mond Ganymed eintreten und diesen für mindestens ein Jahr lang im Detail erforschen und vollständig kartieren. Auch auf Io, den innersten der vier großen Jupitermonde, wird die Sonde aus der Entfernung immer wieder einen Blick werfen, um die aktiven Vulkane und ihre Eruptionen zu beobachten.

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