Wie Wissenschaftler Cassinis endgültigen Untergang vollzogen haben

Es war noch nicht an der Westküste der USA, als die Cassini-Sonde ihre letzte Botschaft an die Erde sandte und ihren Selbstmordversuch im Saturn begann. Im Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, drängten sich Wissenschaftler und Ingenieure in einen überfüllten Missionskontrollraum, während andere das Signal auf dem Campus des California Institute of Technology beobachteten. Kurz nach 4:55 Uhr Ortszeit, am 15. September 2017, beendete der kleine Orbiter seine 20-jährige Mission.

Verwandte Inhalte

• Was Cassinis gewagte Tauchgänge uns über Saturn gelehrt haben
• Feiern Sie Cassinis historische Reise in acht unglaublichen Bildern

"Ich vergleiche es mit einem unbesiegten Boxer oder einem Baseballspieler, der am Ende der Saison in Rente geht", sagte Brent Buffington, ein Luft- und Raumfahrtingenieur bei JPL, der Cassinis Weg in den letzten sechseinhalb Jahren mitgezeichnet hat. "Sie gingen zu ihren Bedingungen aus."

Trotzdem gelang es Cassini, den letzten Tropfen der Wissenschaft herauszupressen, als sie in den dichten Wolken des Saturn ihr Ende fand. Während es in Vergessenheit geriet, untersuchte es zum ersten Mal auch die Atmosphäre des Planeten. Dies war charakteristisch für den Orbiter, der seit seinem Eintreffen auf dem Ringplaneten im Jahr 2004 Schätze unglaublicher Erkenntnisse über Saturn und seine Monde enthüllte. Die Lebensdauer der Mission wurde nicht nur ein-, sondern zweimal verlängert, um dem Schiff mehr Zeit für die Erforschung der Geheimnisse des Saturn zu geben .

Cassini hielt auch nicht bei Saturn an: Das Raumschiff durchbohrte den dicken Smog von Saturns größtem Mond, Titan, und entdeckte Seen aus Methan und Ethan, der einzigen Flüssigkeit, die auf einem anderen Planeten als der Erde existiert. Es enthüllte seltsame Landformen, von Dünen über Labyrinthe bis hin zu möglichen Eisvulkanen. Cassini nahm auch unglaubliche Bilder von Geysiren auf, die vom Südpol des eisigen Mondes Enceladus sprudelten, und entlarvte einen flüssigen Ozean, der unter der eisigen Kruste des Mondes verborgen war.

Diese und andere Beobachtungen haben dazu beigetragen, dass unser Sonnensystem mit Ozeanwelten gefüllt ist - und dass sich das Leben möglicherweise entwickeln und sogar von der Sonne entfernt gedeihen kann.

Letztendlich war es die Sorge der NASA um Enceladus und Titan, die Cassinis Tod zur Folge hatte. Beide Welten sind reif, damit sich das Leben von selbst entwickeln kann, und Wissenschaftler hoffen, mögliche Anzeichen für zukünftige Missionen zu finden. Eine sehr reale Sorge ist die Möglichkeit, diese Art von Welten mit unseren Mikroben zu kontaminieren (bis zu dem Punkt, dass wir ein ganzes Planetary Protection Office haben, das sich darum bemüht, dies zu verhindern).

"Das Letzte, was wir tun wollen, ist, diese unberührten Körper mit den Erdmikroben zu verschmutzen, die sich auf unserem Raumschiff befinden könnten", sagte Buffington. Also setzten er und das Navigationsteam sich zusammen, um herauszufinden, wie sie Cassini so weit wie möglich wissenschaftlich unterstützen können, ohne dass diese potenziell bewohnbaren Welten kontaminiert werden.

Das Navigationsteam verfolgte mehrere mögliche Umlaufbahnen für Cassini, sobald der Treibstofftank leer war, sagte Buffington. Sie könnten das Raumschiff in einer permanenten Umlaufbahn um den Saturn parken und so jahrelang Informationen über das System zurücksenden. Sie konnten es in die Ringe zerschlagen, um zu sehen, wie sie reagieren würden, eine Kollision, die auch Erkenntnisse liefern könnte. Sie könnten es in einen der vielen Saturnmonde krachen lassen. Oder es könnte das System vollständig verlassen und zu einem anderen riesigen Planeten oder den seltsamen Asteroiden des äußeren Sonnensystems reisen.

Jede Möglichkeit wurde dem Wissenschaftsteam vorgestellt, das nach dem besten Weg suchte, die letzten Tage des Raumschiffs optimal zu nutzen. Das Auswahlverfahren war, sagt Buffington, "Darwinismus vom Feinsten."

Das Zertrümmern der Ringe war schnell ausgeschlossen. Der Versuch zu beweisen, dass keines der resultierenden Teile auf Titan oder Enceladus fallen und diese möglicherweise kontaminieren würde, war so gut wie unmöglich. Die Erkundung einer anderen Welt wurde ebenfalls abgelehnt, da noch viele Fragen zu Saturn offen waren.

Und während sich eine ewige Umlaufbahn um Saturn gut anhörte, gab es ein großes Problem: Titan, eine der Welten, die sie hofften zu bewahren, hatte das Potenzial, Chaos zu verursachen, und könnte Cassini eines Tages in einen der bewohnbaren Monde fliegen lassen.

Also beschloss das Team, die Macht des Titanen für gute Arbeit einzusetzen. Buffington, der die Mission im Jahr 2012 verließ, aber zu JPL zurückkehrte, um das große Finale von Cassini mitzuerleben, sagte, einer der größten Durchbrüche sei die Erkenntnis, dass der massive Mond als Arbeitstier verwendet werden könne. Das heißt, Ingenieure könnten die Tatsache ausnutzen, dass, wenn ein kleiner Körper an einem größeren sich bewegenden Körper vorbeikommt, sich der Pfad des kleinen Körpers auf eine Weise ändert, die Wissenschaftler berechnen und vorhersagen können.

"Ein einziger Titan-Schwerkraft-Assistent könnte verwendet werden, um das gesamte Hauptringsystem zu überspringen", sagte er. Das Raumschiff könne die Gefahrenzone umgehen und sich zwischen dem Planeten und seinen Ringen fortbewegen.

Nachdem das Navigationsteam die endgültigen Umlaufbahnen von Cassini ein halbes Jahrzehnt vor seinem Untergang kartiert hatte, schickten sie die Pläne an die Fluglotsen von Cassini. Alle 10 Wochen schickten sie ein Paket mit Navigationsbefehlen an das Raumschiff. Sie haben den Kurs nicht aufgezeichnet, aber sie sind diejenigen, die sicherstellen, dass Cassini ihn erhalten hat.

"Sie geben uns die Referenzflugbahn und dann fliegen wir sie", sagte David Doody, Leiter der Abteilung Realtime Flight Operations von JPL. Doody und sein Team von sieben "Assen" (so heißt der offizielle Name für Ingenieure, die in Echtzeit mit dem Raumschiff sprechen) geben die kleinen Manöver ein, mit denen das Raumschiff dort platziert wird, wo es sein muss. Aber während sie dabei halfen, Cassini auf den richtigen Weg zu bringen, war es der Titan und seine große Wucht, die das schwere Heben bewirkten.

"Titan ist unser großer Motor", sagte Doody. Wenn Cassini die Autobahn entlangfuhr, würden die Asse dafür verantwortlich sein, dass sie auf der richtigen Spur blieben. Aber der massive Mond übt die meiste Kontrolle aus. "Titan ist unsere Abzweigung", sagte er.

.....

Im April wurde der Tod durch Saturn unvermeidlich. Zu diesem Zeitpunkt führten die Gravitationseffekte eines Titan-Vorbeiflugs zur letzten Verschiebung einer Reihe von Änderungen, die Cassini direkt auf den Saturn richteten, ohne dass eine Fluchtmöglichkeit bestand. Selbst wenn die Missionsplaner es sich anders überlegt hätten, wären die winzigen Booster für kleine Schichten nicht stark genug, um den Satelliten aus dem Crashkurs zu bringen, auf den Titan ihn gesetzt hatte.

Am 13. September um 03:53 Uhr hat der Cassini-Missionseinsatzingenieur Michael Staab den letzten Tweak in das Raumschiff hochgeladen. Staab war zwei Wochen vor dem großen Finale an der Konsole, um das letzte Paket zu senden, das Cassini jemals erhalten würde, den letzten Schubs von den Triebwerken, der es auf einen präzisen Weg in Richtung seines Niedergangs bringen würde. Obwohl der Kurs des Raumschiffs bereits festgelegt war, besiegelte diese letzte Reihe von Befehlen sein Schicksal.

Hat er es bereut?

"Ich bin ein herzloser Ingenieur", lachte er und saß Stunden vor dem Schicksal des Raumschiffs an der Ace-Konsole. Im Gegensatz zu vielen Wissenschaftlern, die Cassini als "sie" bezeichnen, erinnerte Staab uns daran, dass Cassini ein Roboter ist, der das tut, wofür er entwickelt wurde.

Für Doody war es nicht sein erstes Mal, dass er auf einem geliebten Satelliten den Todesstoß auslöste. 1994 sandte er das letzte Kommando an das Magellan-Raumschiff der NASA, das ihm befahl, sich in die Wolken der Venus zu ducken. Aber während Magellan ein einzelnes, spezifisches Kommando benötigte, um seinen Untergang zu bewältigen, erforderte Cassinis endgültiger Weg eine Reihe von inkrementellen Änderungen, deren Erreichen ein halbes Jahrzehnt dauerte. "Dieses Mal ist es so elegant", sagte Doody.

Während Cassini in die Saturnatmosphäre schoss, stand Doody im kalifornischen Jet Propulsion Laboratory unter Missionskontrolle. Die Teleskope des Deep Space Network in Australien, Spanien und Kalifornien verbinden die Missionskontrolle mit Satelliten, die durch die Tiefen des Weltraums fliegen. Ein Schild im Boden neben der Cassini Ace-Konsole kennzeichnet die Missionskontrolle als "Zentrum des Universums".

Nachdem Doody von Anfang an an der Mission gearbeitet habe, fühle sich der Abschluss sowohl berauschend als auch endgültig an. "Dies ist das Ende einer 20-jährigen Verpflichtung", sagte er. "Es war die ganze Zeit Blut, Schweiß und Tränen, und jetzt, da es vorbei ist, ist es, als würde man von einer Klippe springen."

Staab stand ebenfalls unter Missionskontrolle, arbeitete 27 Stunden am Stück und fungierte als Ersatzass für das große Finale. "Ich bin traurig, dass es weg ist", sagte er. "Aber ich bin sehr stolz auf das, was wir erreicht haben."

Buffington war ebenfalls bei JPL, obwohl er sich nicht in der Missionskontrolle befand. Wie Staab sei er in Bezug auf das Raumschiff nicht übermäßig emotional geworden, sondern habe seine Bewunderung den Wissenschaftlern und Ingenieuren erspart, die diese Mission ermöglicht hätten.

"Wenn es irgendwelche Emotionen gibt, ist es nur ein Dankeschön an die Leute für die großartige Arbeit, die sie geleistet haben, um das Raumschiff zu konstruieren und zu bauen, bevor ich alt genug war, um meinen Namen zu schreiben", sagte er.

Cassini hat sein feuriges Schicksal mit Hilfe von Fluglotsen, Ingenieuren und Titan gemeistert, aber sein Vermächtnis wird in den kommenden Jahren fortgesetzt. Die Informationen über das Saturn-System, einschließlich der endgültigen Messungen der Planetenatmosphäre, werden mehr als ein Jahrzehnt der Forschung ankurbeln.

"Cassini inspiriert uns alle, jung und alt, weiter nach oben zu schauen und uns zu fragen, was da draußen ist", sagte Buffington.