Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie der Wind weht auf Titan - Ergebnisse der Cassini-Huygens Mission zum Saturn-Mond Titan

01.12.2005


RUB-Forscher berichten in NATURE-Sonderheft



In einem Sonderheft des Wissenschaftsmagazins NATURE über die NASA/ESA Mission Cassini-Huygens (Landung der ESA-Raumsonde Huygens auf Titan Anfang 2005) berichten Forscher der Ruhr-Universität Bochum um Prof. Dr. Peter Edenhofer (Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik) gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam erstmals über die Ergebnisse ihrer Messungen auf dem Saturn-Mond Titan. Bei dem von ihnen durchgeführten Doppler Wind Experiment (DWE) wurden über den - gewöhnlich in der Akustik bekannten - Dopplereffekt die Winde in der Titan-Atmosphäre in Abhängigkeit von der Höhe gemessen. Erwartungsgemäß entsprach die Windrichtung der Rotationsrichtung des Mondes. Die Windgeschwindigkeiten geben den Forschern jedoch auch noch Rätsel auf: Sie sind in bestimmten Bereichen sehr niedrig bis beinahe null.

... mehr zu:
»Huygens »Saturn-Mond »Titan


"Erdähnlicher" Saturn-Mond Titan

Beim DWE ging es darum, das Höhenprofil der Windgeschwindigkeiten in der Titan-Atmosphäre zu bestimmen und bei der bordseitigen Radar-Sondierung der Oberfläche dieses Mondes mitzuwirken. Das Höhenprofil wollten die Wissenschaftler ursprünglich über Transmissionsmessungen zwischen Huygens und dem Saturn-Orbiter Cassini bei ca. 2 GHz ermitteln. Dazu nutzten sie den physikalischen Effekt der sog. Dopplerfrequenzverschiebung bei der Signalverbindung zwischen der ESA-Sonde Huygens als Sender, die an einem Fallschirm durch die Atmosphäre des Titan flog, und Empfänger(n) auf dem NASA-Orbiter Cassini bzw. auf der Erde. Die Daten begleitender bordseitiger Radarmessungen und optischer Kamera-Beobachtungen erlauben es, Oberflächenstrukturen des "erdähnlichen" Titans zu erschließen. Die Erwartungen besagten, dass die Oberfläche vermutlich u.a. aus einem Ozean von flüssigen Kohlenwasserstoffen besteht. Der Titan wurde vor 350 Jahren von Christiaan Huygens entdeckt. Dieser größte Mond des Saturn zeichnet sich u.a. durch seine erdgeschichtliche Bedeutung aus, da seine Atmosphäre stark stickstoffhaltig und reich an organischen Verbindungen ist - was stets Fragen nach der Entstehung des Lebens aufwirft.

Bodenstationen zeichneten die Signale auf

"Durch eine kommandobedingte Fehlkonfiguration eines Übertragungskanals seitens ESA bei dem Empfänger des Cassini-Orbiters der NASA (Relais-Plattform zur Erde) kam die ursprünglich vorgesehene rein bordseitige Signalverbindung Huygens-Cassini leider nicht zustande", erklärt Prof. Edenhofer die Geschehnisse bei der Landung auf Titan am 14. Januar 2005. Daher mussten die Forscher auf Messungen der Dopplerfrequenzverschiebung des hochfrequenten und extrem frequenzstabilen Huygens-Signals (erstmals bei einer interplanetaren Mission bordseitige atomare Rubidium Oszillatoren im Bereich von 2 GHz) zurückgreifen, die empfangseitig direkt an Bodenstationen auf der Erde aufgezeichnet wurden. Dabei kamen insbesondere das Green Bank Telescope in West Virginia (USA) und das Parkes Radio Telescope (Australien) mit Parabol-Antennenspiegeln vom Durchmesser 100 m bzw. 64 m zum Einsatz. Das Ost-West-Windprofil (zonal) von Titan wurde mit einer hohen räumlichen Auflösung der Größenordnung 1 m/s bestimmt.

Ergebnisse werfen auch neue Fragen auf

Einige Ergebnisse: Maximale Windgeschwindigkeiten von etwa 430 km/h ergaben sich für Höhenbereiche um 120 km, für die letzten fünf Kilometer Höhe vor der Landung ergaben sich ca. ein Meter pro Sekunde. Die zonalen Winde stellten sich erwartungsgemäß als prograd heraus, d.h. gleichgerichtet zur Rotationsbewegung von Titan. Erstmals wurden Phänomene der Superrotation in der Titan-Atmosphäre experimentell bestätigt, d.h. es wurden bereichsweise Windgeschwindigkeiten bestimmt, die größer sind als die äquatoriale Rotationsgeschwindigkeit von Titan. "In Höhen zwischen 60 und 100 km wurden überraschenderweise niedrige Windgeschwindigkeiten bis nahe null gemessen", so Prof. Edenhofer. "Deren physikalische Interpretation befindet sich allerdings noch im Diskussionsstadium; wir vermuten etwa das Auftreten von Scherungswinden."

Förderung des Experiments

Das Doppler Wind Experiment wurde gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in Projektträgerschaft mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Titelaufnahme

M. K. Bird, M. Allison, S. W. Asmar, D. H. Atkinson, I. M. Avruch, R. Dutta-Roy, Y. Dzierma, P. Edenhofer, W. M. Folkner, L. I. Gurvits, D. V. Johnston, D. Plettemeier, S. V. Pogrebenko, R. A. Preston & G. L. Tyler: The vertical profile of winds on Titan. In: NATURE Special Issue on Huygens (Nov./Dec. 2005), doi: 10.1038/nature04060

Weitere Informationen

Prof. Dr. Peter Edenhofer, Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, Arbeitsgruppe Antennen und Wellenausbreitung am Institut für Hochfrequenztechnik, Tel. 0234/32-22901/-22977, edh@hf.rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature04060.html
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Berichte zu: Huygens Saturn-Mond Titan

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin
23.01.2017 | Ferdinand-Braun-Institut Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik

nachricht Einblicke ins Atom
23.01.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Deutscher Innovationspreis für Klima und Umwelt 2017 ausgeschrieben

23.01.2017 | Förderungen Preise

Aufwind für die Luftfahrt: University of Twente entwickelt leistungsstarke Verbindungsmethode

23.01.2017 | Maschinenbau