Reise zum Höllenplaneten MESSENGER erkundet den Merkur

1. Zwischenpräsentation Im Seminar Astrophysik Yannick Kiermeier Q11 Reise zum HöllenplanetenMESSENGER erkundet den Merkur

2. Gliederung • MESSENGER-Sonde • MESSENGER allgemein • Technik und Aufbau der Sonde • Verlauf der Mission • Start • Swing-Bys bei den Planeten • Eintritt Atmosphäre • Absturz in Bearbeitung • Ziele der MESSENGER-Sonde • Merkuroberfläche • Magnetfeld • Innerer und äußerer Aufbau Merkurs • Beobachtungen/Ergebnisse • Oberfläche • Magnetfeld • Aufbau in Bearbeitung • Quellen

3. MESSENGER-Sonde Allgemein zur Sonde • Künstlicher Orbiter • Abgeschossen August 2004 • MESSENGER: Abkürzung für Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging (dt. Merkur-Oberfläche, -Raumumgebung, -Geochemie und –Entfernungsmessung) • Mission: genaue Erkundung des Merkurs • Zweite Raumsonde nach Mariner 10, die zum Merkur unterwegs ist, aber die erste die ihn umkreist

5. Technik und Aufbauder Sonde • Besteht aus 1,27 m × 1,42 m × 1,85 m großen Körper • einem 2,5 m x 2m großen halbzylindrischen Schutzschild aus Keramikfasern • Schutzschild ist schräg ausgerichtet, um nicht die volle Sonneneinstrahlung zu erhalten • Sonnensegel schräg gestellt, um nicht volle Sonneneinstrahlung zu erhalten • 8 Instrumente für die Erkundung Merkurs • Instrumente immer in Richtung Merkurs gerichtet

8. Mercury Dual Imaging System • Weitwinkelkamera mit einem Blickfeld von 10,5° und Schmalwinkelkamera mit Blickfeld von 1,5° • 12cm x 12cm großes Fenster, das nur das sichtbare und Nahinfrarot-Licht bis zur Wellenlänge 1µm durchlässt • Aufgaben: Farbaufnahmen des Merkurs, hochauflösende Bilder ausgewählter Gebiete und Stereobilder für eine Topographie • 40% der Oberfläche werden mit Farbfiltern der Weitwinkelkamera Aufnahmen erstellt • Sitzt auf 400g Paraffin, dass bei Sonnenannäherung schmilzt

9. Mercury Dual Imaging System

10. Gamma-Ray and Neutron Spectrometer • Zwei Instrumente: Gamma-Ray Spectrometer und Neutron Spectrometer • Erforscht die Zusammensetzung der Merkurelemente • Besondere Untersuchung der Vorkommnisse vom Elementen wie O, Si, S, Fe, H, K, Th, U • Erschließung der geologischen Geschichte des Planeten • Suche nach Eis an den Polkappen

11. Gamma-Ray and Neutron Spectrometer

12. Gamma-Ray Spectrometer • Misst Gammastrahlung entweder entstanden durch • Aufprall galaktischer kosmischer Strahlung • oder natürlichen radioaktiven Zerfall bis zu 10 cm Tiefe • Im Spektrometer sind ein Szintillator und Photomultiplier enthalten • Als Detektor dient ein Germanium-Halbleiterkristall, der auf -183°C gekühlt wird

13. Neutron Spectrometer • Erfasst Niedrigenergie-Neutronen • Entstehen durch Auftreffen kosmischer Strahlung und anschließender Kollision mit wasserstoffreichen Material • Zwei GS20-Glas-Szintillatoren messen thermale Neutronen • Zwei neutronen-absorbierende BC454-Szintillatoren messen epithermale und schnelle Neutronen

14. Magnometer • Vermisst das Magnetfeld des Merkurs • Entstehen eines dreidimensionalen Modells der Magnetosphäre • Um Störungen durch das eigene Magnetfeld zu vermeiden, befindet sich das Instrument an einem 3,6m langen Stab, der Sonne entgegen gerichtet • Die Flussdichte wird im Bereich von -1024 – +1024 nT gemessen • Die erreichbare Messauflösung liegt bei 0,03 nT

15. Magnometer

16. Mercury Laser Altimeter • Gewinnt topographische Ergebnisse über Merkur • Sendet Laserpulse aus • Zeit von Sonde bis zum Merkur kann gemessen werden • Sonde muss sich unter 1000km befinden • Nur Erfassen der nördlichen Hemisphäre hochelliptische Bahn, niedrigster Punkt bei 60° nördlicher Breite

17. Mercury Laser Altimeter

18. Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer • Misst Zusammensetzung der Atmosphäre und der Oberfläche des Planeten Merkur

19. Energetic Particle and Plasma Spectrometer • Misst Beschaffenheit und Verteilung von geladenen Teilchen sowie Elektronen und Ionen im Magnetfeld Merkurs • Besteht aus 2 Instrumenten dem EPS und FIPS

20. X-Ray Spectrometer • Gamma-Strahlung der Sonne veranlasst Merkurelemente Röntgenstrahlung auszusenden • XRS spürt sie auf und kann Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Planeten ziehen • Diese Elemente sind Mg, Al, S, Ca, Ti und Fe • XRS beruht auf dem Instrument XGRS der Raumsonde NEAR • Besteht aus drei mit Gas gefüllten Proportionalzähler hinter einem 25 µm dicken Beryllium-Fenster

21. X-Ray Spectrometer

22. Radio Science • Misst durch bordeigenes Kommunikationssystem mittel Dopplereffekt kleine Abweichungen in der Geschwindigkeit • Schließen auf die Massenverteilung Merkurs • Genaue Abmessungen und Amplitude der Libration Merkurs durch Radio-Okkultation

23. Beobachtungen/Ergebnisse Oberfläche • Früher: unsicher ob Vulkane oder Einschlagskrater • Heute: Anzeichen auf vulkanische Aktivität • Ablagerungen von Lava in verschiedener Farbe und Zusammensetzung • Vielfarbige Materialen aus unterschiedlichen Tiefen freigelegt durch junge Einschlagskrater • Obere Kilometer der Kruste bestehend aus vulkanischem Ursprung • Magnesium / Silizium, Aluminium / Silizium und Calcium / Silizium-Verhältnisse zeigen, dass Merkur nicht durch feldspatreichen Gestein dominiert wird

24. Neue geologische Karte mit Gebieten ähnlicher Geländeinformation und Farben • 40% der Oberfläche –auch Caloris-Becken-bestehend aus Ebenen, wahrscheinlich größtenteils vulkanisch (bräunlich) • In älteren Regionen mehr Krater vorhanden (gräulich) • Unterschied zu Mars und Mond: Gleichmäßige Verteilung großer Ebenen auf den ganzen Planeten • Jüngste Großfläche etwa nur 1 Milliarde Jahre alt • Im Vergleich zu Mond und Mars relativ jung • 15% der Oberfläche noch rätselhaft (bläulich) • Material aus Eisen- oder Titanoxiden oder ältesten vulkanischem Material • Radarwellen von Material in Polregionen stark reflektiert  gefrorenes Wasser möglich • Genügend kalte Regionen nähe Pole, um Wasserdampf einzufangen Wasserdampf von Kometeneinschlägen oder wasserreichen Meteoriten

28. Magnetfeld • Dichte des Gravitationsfeld: 5,3 g/cm³ • Im Gegensatz zur Erde (4,4) und Mond (3,3) • Vorwiegend aus Eisen bestehender dichter Kern, um Magnetfeld zu erzeugen • Globales Magnetfeld • Dipolmagnetfeld (wie Stabmagnet) • Feldstärke nur etwa 1% des Erdmagnetfelds • aber Merkurs Magnetfeld überhaupt bemerkenswert • Kein anderer Himmelskörper mit fester Oberfläche im SoSy außer Ganymed hat diese Eigenschaften

29. Magnetfeld zeigt was im Inneren des Planeten vorgeht (äußerer flüssiger Kern) • Heftige Plasmaphänomene in Merkurs Umgebung • Magnetfeld lenkt Sonnenwind ab • Magnetfeld erzeugt um Planeten ein Gebiet, indem merkureigenes Feld anstelle des interplanetarischen Felds des Sonnenwinds dominiert • Magnetosphäre ändert sich fortwährend • Bei allen 3 Vorbeiflügen gab es ein anders gerichtetes Magnetfeld • Magnetfeld verschieden in Nord- und Südpol • Magnetfeldäquator nicht zentral, sondern 480 km nach Norden verschoben

31. Quellen • http://www.nasa.gov/images/content/533523main_messenger_orbit_image20110404_1_4by3_946-710.jpg • http://www.nasa.gov/556995main_messenger_orbit_image20110601_1_4by3_946-710.png • http://www.messenger-education.org/instruments/xrs.jpg • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/29/MESSENGER_-_EPPS.jpg • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/19/MESSENGER_-_NS.jpg • http://rpmedia.ask.com/ts?u=/wikipedia/commons/thumb/9/9e/MESSENGER_-_MASCS.jpg/107px-MESSENGER_-_MASCS.jpg • http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/image/messenger_mla.jpg • http://rpmedia.ask.com/ts?u=/wikipedia/commons/thumb/c/c1/MESSENGER_-_MAG.jpg/150px-MESSENGER_-_MAG.jpg • http://www.scienceblogs.de/planeten/Merkur_krater_strahlen.jpg • http://messenger.jhuapl.edu/news_room/presscon9_images/3_Solomon_7b-sm.jpg • http://regmedia.co.uk/2011/03/30/messenger_instruments.jpg • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b8/MESSENGER_-_MDIS.jpg • http://scienceblogs.burdadigital.de/planeten/upload/2008/01/messenger_model.jpg • http://www.wochenblatt.de/storage/scl/import/subdir/eins/122311_m3w522h400q75v58823_xio-fcmsimage-20110318110036-006016-4d832d449a55e.photo_1300440634115-1-0.jpg • http://messenger.jhuapl.edu/ • http://www.nasa.gov/mission_pages/messenger/main/index.html • http://de.wikipedia.org/wiki/MESSENGER • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/05/MercuryOrbitInsertionDirectionofSunFull.jpg • Spektrum der Wissenschaft, Nr. 5/2011, ab S. 46