ESA-MISSION JUICE
Heimische Technik
auf Suche nach außerirdischem Leben
INFOGRAFIK. Europas ehrgeizigstes Weltraumprojekt führt zum Gasplaneten Jupiter und seinen faszinierenden Eismonden. Österreich ist mit dabei.
Von Norbert Swoboda und Günter Pichler
Unser Weltbild haben sie vor 400 Jahren geändert: Als Gaileo Galilei 1610 mit einem der ersten Fernrohre Monde rund um den Jupiter entdeckte, war es mit der Einzigartigkeit unserer Erde und unseres Mondes vorbei.
Auch jetzt spielen diese Monde wieder eine Schlüsselrolle, um unser Sonnensystem zu verstehen und womöglich lebenstaugliche Orte zu finden. Der geplante Start war am 13. April vorgesehen, musste jedoch aufgrund ungünstiger Wetterbedingungen um einen Tag verschoben werden. Am Freitag, 14. April, unserer Zeit beginnt nun in Französisch-Guayana im Nordosten Südamerikas die bislang ehrgeizigste und teuerste Mission der Europäer, um das zu untersuchen: die gewaltigen Eismonde des Riesenplaneten Jupiter, unter deren Eisoberfläche man Wasser vermutet.
1,6 Milliarden Euro kostet das 5,2 Tonnen schwere, busgroße Vehikel "Juice", das mit einer Ariane-5-Rakete ins All gebracht wird. "Juice" (englisch: Saft) steht dabei für "Jupiter Icy Moons Explorer", also Erkunder der Eismonde des Jupiter. Etwa 20 Minuten dauert der Sprung ins Weltall, aber dann beginnt erst die unglaublich lange Reise. Denn um effizient ohne großen Treibstoffverbrauch zum Jupiter zu kommen, nimmt die Sonde mehrfach Schwung an Erde und Venus. Und deshalb dauert die Reise acht Jahre, ehe "Juice" in eine Umlaufbahn um den Gasriesen einschwenkt.
Auf Suche nach möglichem Leben oder Lebensräumen unter den Eisschichten
Nach allen Regeln der heutigen Beobachtungskunst wird dann das komplexe Jupiter-Monde-System (mehr als 90 Monde) unter die Lupe genommen. Insgesamt sind elf Experimente an Bord, die in allen möglichen Wellenlängen Daten liefern sollen. Versorgt werden die Geräte von Solarpaneelen: Keine triviale Sache, denn die Sonne ist rund fünfmal so weit weg wie von der Erde und liefert daher nur etwa ein Fünfundzwanzigstel der Strahlungsenergie.
Was erhoffen sich die Wissenschaftler, wenn die Sonde 2031 in eine Jupiter-Umlaufbahn einschwenkt? Während 35 Umkreisungen, erst um Jupiter und dann um Ganymed, wird sie die Eismonde genau vermessen. Was verbirgt sich unter den Oberflächen von Kallisto, Europa und Ganymed? Gibt es unterirdische Ozeane? Könnte sich dort eine Umwelt befinden, die Leben Platz bietet?
Scrollen Sie nach unten (immer weiterscrollen), um den Startvorgang Schritt für Schritt zu durchleben!
Start am 14. April in Französisch-Guayana. Die stärkste europäische Rakete, die Ariane 5, kommt am Weltraumbahnhof Kourou zum Einsatz.
Ariane-5-ECA ist die letzte Rakete ihrer Art. Die Ariane-5-Familie ist seit 1996 im Einsatz. Die Sonde in der Spitze wiegt 5,2 Tonnen.
Die Rakete ist 53 Meter hoch und hat eine Startmasse von 777 Tonnen. Der Startschub beträgt knapp 12.000 Kilonewton.
Die Startbeschleunigung beträgt 5,4 Meter pro Quadratsekunde, das ist etwa die Hälfte der Erdbeschleunigung. Zwei Booster unterstützen die erste Stufe.
Nachdem zunächst die Booster abgeworfen wurden, trennt sich dann die Hauptstufe von der Oberstufe.
Die Oberstufe verwendet ein Triebwerk, das bisher auf der Ariane 4 in der dritten Stufe eingesetzt war.
26 Minuten nach dem Start trennt sich die "Juice"-Weltraumsonde von der Rakete, ein paar Minuten später übernimmt die ESA die Kontrolle von Juice.
Österreichs Beitrag zur Weltraummission Juice
Österreich ist kräftig an dem großen europäischen Projekt mit dabei: das Akademie-Institut für Weltraumforschung (IWF) in Graz etwa am Drei-Sensoren-Magnetometer. Zusammen mit der Technischen Uni Graz wurde ein neuartiges Quanteninterferenz-Magnetometer gebaut, das speziell Ganymed aufs Korn nehmen soll. Die Vermessung der Magnetfelder und damit auch der potenziellen unterirdischen Ozeane gilt als zentral für diese Mission. Die Kalibrierung der Sensoren übernahm Geo Sphere Austria (vormals Zamg) in ihrem unterirdischen Conrad-Observatorium. Das IWF war hingegen an der Kalibrierung des Radiowelleninstruments beteiligt. Mit dabei ist man auch bei der Messung geladener Teilchen. Die Wiener Weltraumfirma Beyond Gravity wiederum stellt die Thermalisolation her, die Wiener Firma Terma sorgt für die Stromversorgung auf der Startrampe.
Die Raumsonde Juice
"Juice" steht für "Jupiter Icy Moons Explorer", also "Erforscher der Eismonde".
Energieversorgung
Zehn Solarpaneele mit einer Fläche von 85 Quadratmetern dienen der Energieversorgung.
Magnetometer
Erforscht die Wechselwirkung zwischen Mond Ganymed und Jupiter. Sucht nach verborgenen Ozeanen auf den Eismonden.
Mit Grazer Beteiligung.
Parabolantenne
Hält Funkverbindung mit der Erde, erreicht Datenrate von 1,4 Gigabyte pro Tag.
Antriebssystem
Chemisches Antriebssystem, der Motor entwickelt 400 Newton Schub. Dazu noch andere, kleine Steuerdüsen,
Radar
Nützt eine 16-Meter-Antenne und soll das Eis durchdringen und bis zu neun km darunter messen können.
Plasmadetektoren
Verschiedene Sonden und Sensoren messen das Plasma bzw. die Elektronendichte in der Umgebung des Jupiters und die Radioemissionen.
Diverse Instrumente
Verschiedene Wellenlängen werden gemessen etwa im Ultravioletten oder im Submillimeterbereich, dazu Radiointerferometer, Teilchenspektrometer.
Kamera
Optische Kamera zur Kartierung der Eismonde. 13 verschiedene Filter, die Auflösung beträgt 2,4 m bei Ganymed und 10 km auf Jupiter.
Die Raumsonde Juice
"Juice" steht für "Jupiter Icy Moons Explorer“, also "Erforscher der Eismonde".
Energieversorgung
Zehn Solarpaneele mit einer Fläche von 85 Quadratmetern dienen der Energieversorgung.
Magnetometer
Erforscht die Wechselwirkung zwischen Mond Ganymed und Jupiter. Sucht nach verborgenen Ozeanen auf den Eismonden.
Mit Grazer Beteiligung.
Antriebssystem
Chemisches Antriebssystem, der Motor entwickelt 400 Newton Schub. Dazu noch andere, kleine Steuerdüsen.
Parabolantenne
Hält Funkverbindung mit der Erde, erreicht Datenrate von 1,4 Gigabyte pro Tag.
Radar
Nützt eine 16-Meter-Antenne und soll das Eis durchdringen und bis zu neun km darunter messen können.
Plasmadetektoren
Verschiedene Sonden und Sensoren messen das Plasma bzw. die Elektronendichte in der Umgebung des Jupiters und die Radioemissionen.
Diverse Instrumente
Verschiedene Wellenlängen werden gemessen etwa im Ultravioletten oder im Submillimeterbereich, dazu Radiointerferometer, Teilchenspektrometer.
Kamera
Optische Kamera zur Kartierung der Eismonde. 13 verschiedene Filter, die Auflösung beträgt 2,4 m bei Ganymed und 10 km auf Jupiter.
Spannendes Reiseziel Jupiter
Der Planet Jupiter ist der bei Weitem größte und schwerste Planet des Sonnensystems. Der Gasriese ist an unserem Nachthimmel nach Mond und Venus der dritthellste Himmelskörper.
Hochinteressant ist die Wechselwirkung zwischen ihm und seinen Dutzenden Monden. Sehr berühmt ist sein roter Fleck, den bei weitem größten Wirbelsturm im Sonnensystem – eineinhalbmal so groß wie die Erde. Weniger bekannt hingegen ist, dass er ein Ringsystem hat (wie die Saturnringe) und das größte Magnetfeld aller Planeten besitzt – zehn- bis zwanzigmal so stark wie jenes der Erde.
Jupiter ist ein begehrtes, aber entferntes Ziel. Deshalb sind Besuche selten: Erstmals in die Nähe kam 1974 Pioneer 11, großartig waren die Erkenntnisse der "Voyager"-Sonden 1979. 1989 untersuchte die US-Mission Galileo den Planeten. Daten im Vorbeiflug lieferten Ulysses (USA, 1992), Cassini-Huygens (USA/Europa, 2001) und New Horizonts (USA/2007).
Seit 2016 halten die Amerikaner dort Wacht: Ihre Weltraumsonde "Juno" umkreist den Riesenplaneten und hat viele Fragen aufgeworfen, die in wenigen Jahren die saft- und kraftvolle Europa-Sonde beantworten soll.
Der Gasriese im Detail
Der Planet Jupiter – nach dem römischen Gott Jupiter (römischer Hauptgott, "Himmelsvater") benannt – besitzt keine feste Oberfläche und zählt aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zu den Gasplaneten.
92 Jupitermonde sind bis jetzt bekannt (Stand 2023).
Jupiters Ringe. Den Planeten umschließt auch ein Ringsystem, welches mit erdgebundenen Teleskopen fast nicht zu sehen ist. Das Ringsystem wurde erst 1979 von der "Voyager-1"-Sonde entdeckt und fotografiert.
Durchmesser: 142.984 km (Äquator) = ca. elffacher Erddurchmesser
Masse: ca. 318 Erdmassen
Temperatur: –110 Grad (Oberfläche)
Größenvergleich
Die vier Galileischen Monde im Porträt
Die Gruppe der vier größten Monde Jupiters – Io, Europa, Ganymed und Kallisto – ist nach dem italienischen Astronomen und Forscher Galileo Galilei benannt, welcher die Monde um 1610 als erster beschrieben hat.
Nur drei der vier Monde sind Eismonde: Europa, Kallisto und Ganymed. Der Schwerpunkt der Juice-Mission liegt auf diesen dreien.
Europa
Sechsgrößter Mond im Sonnensystem. Unter der dicken Eisschicht könnte ein etwa 100 Kilometer tiefer Wasserozean verborgen sein.
Art: Eismond
Durchmesser: 3120 km
Temperatur: –130 °C
Kallisto
Drittgrößter Mond des Sonnensystems. Der kraterreichste Körper des Sonnensystems. Auch hier soll unter Eis ein 10 km tiefer Ozean liegen.
Art: Eismond
Durchmesser: 4800 km
Temperatur: –140 °C
Ganymed
Größter Mond des Sonnensystems. Er besitzt einen Kern aus Eisen. Er hat eine ganz dünne Atmosphäre und als einziger Mond ein eigenes Magnetfeld.
Art: Eismond
Durchmesser: 5260 km
Temperatur: –180 bis –110 °C
Io
Er ist der innerste der vier Monde, die Galilei entdeckt hat. Er ist kein Eismond, ihn kennzeichnen hohe Vulkanaktivitäten. Er ist drittgrößter Mond Jupiters und viertgrößter des Sonnensystems.
Durchmesser: 3643,2 km
Temperatur: −143 °C
Rege Vulkantätigkeit: Eruptionen mit Schwefel- und Schwefeldioxid-Ausstößen erreichen Temperaturen von 1000–1300 °C
Ablauf
Am 14. April 2023
startet die Mission von Juice.
Rakete
Als Trägerrakete dient eine Ariane-5-Rakete.
14. April 2023
Start in Französisch-Guayana
Etappen
Zwölf Jahre dauert die gesamte Mission von Juice. Die Reise zum Jupitersystem dauert mehr als acht Jahre.
August 2024
Vorbeiflüge zum Schwungholen an Mond und Erde
August 2025
Venus-Vorbeiflug, die Sonde beschleunigt weiter
September 2025 und Jänner 2029
Weitere Erd-Vorbeiflüge
Juli 2031
Die Sonde erreicht das Jupitersystem und bremst ab
Juli 2031 bis November 2034
35 Vorbeiflüge an den Eismonden
Dezember 2034
Die Sonde schwenkt
auf Ganymed-Umlaufbahnen ein, die abgesenkt werden. 2035 soll sie aufschlagen.
Ablauf
Am 14. April 2023
startet die
Mission von
Juice in
Französisch-
Guayana.
Als Trägerrakete
dient eine
Ariane-5-Rakete.
Etappen
Zwölf Jahre
dauert die
gesamte
Mission
von Juice.
Die Reise zum
Jupitersystem
dauert mehr
als acht Jahre.
August 2024
Vorbeiflüge zum
Schwungholen
an Mond
und Erde
August 2025
Venus-Vorbeiflug,
die Sonde
beschleunigt
weiter
September 2025
und Jänner 2029
Weitere Vorbeiflüge
an der Erde
Juli 2031
Die Sonde
erreicht das
Jupitersystem
und bremst ab
Juli 2031 bis
November 2034
35 Vorbeiflüge an
den Eismonden
Dezember 2034
Die Sonde
schwenkt auf die
Ganymed-
Umlaufbahnen
ein, die abgesenkt
werden.
2035 soll sie
aufschlagen.
Digitale Aufbereitung:
Günter Pichler, Jonas Binder, Silke Ulrich
Text:
Norbert Swoboda, Günter Pichler
Grafik:
Günter Pichler, Silke Ulrich
Quellen:
ESA, Institut für Weltraumforschung/ÖAW/Werner Magnes; nasa.gov, APA, Kleine Zeitung.
Bildquellen:
ESA/ATG medialab, Nasa, AdobeStock, MAGSCA-Team/IWF/ÖAWCC
3D-Modelle Monde:
Nasa
Scroll-Video-JS-Bibliothek:
Daniel Kao (scrollyvideo.js.org)
Schematische Darstellungen; die Planetendaten (wie Durchmesser, Temperaturen ... ) sind Mittelwerte und können je nach Quelle unterschiedlich sein.