Dawn Raumsonde

 

 

Raumsonde des Discovery-Programms der NASA

 

 

Dawn Raumsonde der NASA

 

Dawn ist eine Raumsonde des Discovery-Programms der NASA, die am 27. September 2007 gestartet wurde und nacheinander den Asteroiden Vesta und den Zwergplaneten Ceres umkreiste und erforschte. Sie erreichte im Juli 2011 den Asteroiden Vesta, von dem sie sich im September 2012 wieder entfernte, um zum Zwergplaneten Ceres zu kommen, in dessen Orbit sie im März 2015 eintrat. Der Name Dawn steht für das Ziel Aufschluss über die Frühgeschichte des Sonnensystems zu erhalten, in dem sie als erste Sonde die als sehr ursprünglich angesehenen Objekte des Asteroidengürtels besucht.

Die Mission wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) geleitet, während die wissenschaftliche Projektführung bei der University of California liegt. Die Gesamtkosten werden von der NASA mit 357,5 Millionen US-Dollar beziffert. Davon entfallen 281,7 Millionen Dollar auf die Entwicklung und den Bau der Sonde und 75,8 Millionen Dollar auf den Flugbetrieb.

 

Planung

 

Im November 2005 wurde die Vorbereitung der Mission vom JPL gestoppt. Ursache waren Kostenüberschreitungen bei der Fertigung der Sonde.  Anfang 2006 sollte entschieden werden, ob die Mission mit einem späteren Startdatum weitergeführt oder ganz gestrichen wird. Da das Startfenster für die Sonde mit mehr als einem Jahr ungewöhnlich lang ist, war ein Start der Mission bis Oktober 2007 möglich.

Am 3. März 2006 wurde offiziell bekanntgegeben, dass die Dawn-Mission gestrichen worden sei. Die zum größten Teil fertiggestellte Raumsonde sollte eingelagert werden. Allerdings gab der Chef der NASA Michael Griffin kurz darauf bekannt, die Streichung der Mission befinde sich vorerst in Überprüfung. Nur drei Wochen später gab die NASA am 27. März bekannt, dass das Dawn-Programm wieder aufgenommen worden sei.

 

 Verlauf der Dawn Mission

 

Vorbereitungen und Start

 

Die von Orbital Sciences gebaute Sonde sollte nach ursprünglichen Planungen im Juli 2007 mit einer Delta-II-7925H-9.5-Rakete starten. Während der Startvorbereitungen wurde am 11. Juni 2007 ein Solarzellenflügel von einem herunterfallenden Werkzeug beschädigt, konnte jedoch repariert werden, ohne den Zeitplan zu gefährden.

Der Start wurde jedoch aus anderen Gründen um drei Monate verschoben und die bereits auf die Trägerrakete montierte Sonde wieder abgenommen und eingelagert. Am 27. September 2007 um 11:34 UTC wurde die wieder auf die Rakete montierte Raumsonde Dawn erfolgreich von Startrampe 17B der Cape Canaveral Air Force Station gestartet.

 

Flug durchs innere Sonnensystem und Swing-by am Mars

 

Die ersten 81 Tage nach dem Start nutzte die Bodenkontrolle, um Dawn und die Instrumente zu überprüfen. Nach einer genauen interplanetaren Bahnbestimmung begann die Sonde am 17. Dezember 2007, eines der Ionentriebwerke im Dauermodus zu betreiben, um die Flugbahn auf eine Übergangsbahn zum Mars zu verändern.

Nachdem etwa 85 % dieser Bahnellipse außerhalb der Erdbahn durchlaufen waren, führte Dawn am 17. Februar 2009 ein Swing-by-Manöver am Mars durch, um durch höhere Geschwindigkeit auf eine sonnenfernere Bahn für den Flug zur Vesta zu gelangen.

 

Dawn Raumsonde - Flugbahn

Asteroid Vesta

 

Ab Mai 2011 lieferte Dawn die ersten Aufnahmen von Vesta. Zu diesem Zeitpunkt dienten die Bilder nur zur Navigation der Sonde und waren noch nicht in Schärfe und Auflösung optimiert. Am 16. Juli 2011 schwenkte Dawn in eine Bahn um Vesta mit einem Radius von etwa 16.000 Kilometer ein.

Danach wurde der Orbitradius nach und nach weiter verringert. Anfang August wurde in einer Höhe von 2700 Kilometer ein Orbit erreicht, in dem erste Bilder und wissenschaftliche Daten gesammelt werden konnten. Aus dieser Höhe sollte vor allem die Zusammensetzung der Oberfläche mit Hilfe spektroskopischer Untersuchungen bestimmt werden.

Anschließend wurde die Höhe des Orbits auf knapp 680 Kilometer über der Oberfläche abgesenkt.

In diesem Orbit sollte Vestas Oberfläche kartografiert und mittels Stereobildern topografische Daten gesammelt werden. Danach wurde die Flughöhe noch weiter auf 200 Kilometer abgesenkt. In dieser Höhe sollte mittels des Gamma Ray/Neutron Spectrometers die Zusammensetzung der Oberfläche genauer analysiert werden.

Als die Sonde im Frühjahr 2012 begann, sich von Vesta zu entfernen, verharrte sie kurz in einem Orbit von 2700 Kilometer, um Daten zu sammeln.

 

Der Winkel der Sonneneinstrahlung hatte sich verändert, so dass die Wissenschaftler zuvor verborgene Details und verschiedene Blickwinkel von Oberflächenstrukturen beobachten konnten.

Die ursprünglich geplante Dauer der Vesta-Mission wurde im April 2012 durch die NASA um vierzig Tage zunächst bis zum 26. August 2012 verlängert.

Wegen des Ausfalls eines Reaktionsrades musste der Abflug von Vesta dann bis in den September verschoben werden.

Dawn ist mit vier Reaktionsrädern ausgerüstet, von denen normalerweise mindestens drei funktionieren müssen.

Nachdem aber bereits im Juni 2010 ein erstes Reaktionsrad ausgefallen war, wurde nun eine neue Software installiert, die den Betrieb auch mit nur zwei Reaktionsrädern unter Zuhilfenahme der Hydrazin-Triebwerke ermöglicht, so dass auch der Ausfall dieses zweiten Rades den weiteren Missionsverlauf nicht gefährden sollte.

Dawn Raumsonde - Vesta am 17_Juli 2011 aufgenommen

Weiterflug zum Zwergplaneten Ceres

 

Am 5. September 2012 verließ Dawn die Umlaufbahn um Vesta auf einer Transfer-Bahn zum Zwergplaneten Ceres. Diese Bahn wird durch nahezu fortwährenden Schub erzeugt und führt auf einen um etwa 10 % größeren Sonnenabstand. Am 6. März 2015 ist die Sonde Dawn in eine zunächst noch sehr hohe Umlaufbahn um den Zwergplaneten Ceres eingetreten, die danach für die Ausführung wissenschaftlicher Aufgaben schrittweise abgesenkt wurde.

Die Primärmission (die Kartografierung der Oberfläche aus einem hohen Ceres-Orbit) endete im Juli 2015. Von Juli bis Dezember 2015 näherte sich Dawn in mehreren Schritten spiralförmig bis auf 380 km; dies ermöglicht eine Auflösung von 40 Meter pro Bildpunkt. Diese Sekundärmission, die auch zur detaillierten Erfassung der Bodenchemie dienen soll, sollte Ende Juni 2016 enden.

Die NASA genehmigte Anfang Juli 2016 die Finanzierung der Anschlussmission. Als mögliche Anschlussmission war ein Besuch des Asteroiden (145) Adeona im Gespräch, nun soll jedoch die Beobachtung von Ceres fortgesetzt werden. Ceres nähert sich derzeit dem Perihel und man verspricht sich neue Erkenntnisse und Entdeckungen durch Langzeitbeobachtung. Die verbleibenden Hydrazinreserven werden voraussichtlich nicht über das Jahr 2017 hinaus reichen.