Angewandte
Geophysik
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         Bild: ESA

Venus-Express

Die Venus ist unser nächster Nachbarplanet und befindet sich auf einer Umlaufbahn, die der Sonne näher ist als die der Erde. Die mittlere Dichte und der Radius der Venus sind vergleichbar mit denen der Erde. Daher wird sie auch als unser Schwesterplanet bezeichnet. Die Bedingungen nahe den Oberflächen beider Planeten unterscheiden sich jedoch beträchtlich; während die mittlere Temperatur auf der Erde etwa 15°C beträgt und die Atmosphäre im Wesentlichen aus Stickstoff (78%) und Sauerstoff (21%) besteht, beträgt die Temperatur auf der Venus 477°C und die Atmosphäre setzt sich nahezu ausschließlich aus CO2 (95%) zusammen. Die geologische und geophysikalische Erforschung begann in den 1960er Jahren; eine Vielzahl von sowjetischen und amerikanischen Missionen haben bei Vorbeiflügen und mittels Orbitern und Landern die Oberfläche, die Zusammensetzung und Dynamik der Atmosphäre sowie plasmaphysikalische Prozesse in größeren Entfernungen zur Oberfläche untersucht. Die Venus-Express-Mission ist die erste europäische Satellitenmission zur Venus und untersucht die Dynamik und chemische Zusammensetzung der Venusatmosphäre, die Wechselwirkungsprozesse zwischen Atmosphäre und Oberfläche sowie die Wechselwirkung der Atmosphäre mit dem interplanetaren Medium (Sonnenwind).
Die ESA-Raumsonde wurde im November 2005 an Bord einer Soyuz/Fregat-Rakete vom kasachischen Baikonur aus gestartet und erreichte die Venus im April 2006. Die polare Umlaufbahn hat im Perizentrum eine Entfernung von ~250 km und im Apozentrum von ~66000 km zur Oberfläche. Venus-Express verfügt über sieben Messinstrumente, die Daten über die Oberfläche, die Atmosphäre und die nahe Weltraumumgebung der Venus in verschiedenen Beobachtungsphasen während eines Umlaufs liefern.


Instrumente auf Venus-Express
  • Magnetometer MAG: Messung der Magnetfeldkomponenten
  • Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer VIRTIS: Spektrografische Aufnahmen der Atmosphäre und Oberfläche
  • Planetary Fourier Spectrometer PFS: Vertikalsondierung der Atmosphäre mittels infraroter Fourier-Spektroskopie
  • Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus SPICAV/SOIR: Spektrometrische Untersuchungen der Atmosphäre mittels Stern- oder Sonnenokkultation
  • Venus Monitoring Camera VMC: Aufnahmen von Bildern im ultravioletten und sichtbaren Spektrum
  • Venus Radio Science VeRa: Sondierung der Atmosphäre mittels Radiowellen
  • Analyser of Space Plasma and Energetic Atoms ASPERA-4: Teilchendetektor für ionisiertere und neutrale Teilchen


Der Missionsname „Venus-Express” geht zurück auf die schnelle Durchführung des Projekts, das von der Planung bis zum Start nur vier Jahre benötigte sowie die Nutzung des bereits vorhandenen Konzepts und Designs der Mars-Express-Raumsonde.


Umlaufbahn von Venus-Express

Umlaufbahn von Venus-Express während verschiedener Beobachtungsphasen; dabei handelt es sich um eine polare Umlaufbahn mit einem Abstand von 250 km bis 66000 km zur Venusoberfläche (© ESA).

Das Magnetometer-Experiment (MAG) zur Messung des Magnetfeldes wurde unter Leitung des Instituts für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz und in Zusammenarbeit mit dem Imperial College London entwickelt. Das Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik hat wesentliche Beiträge zur Fertigstellung des Instruments (Sensoren, Magnetometerelektronik und Ausleger (Boom)) geleistet und hat die Kalibrierung des Instruments im Magnetfeldlabor „Magnetsrode” durchgeführt.
Die Venus besitzt kein intrinsisches globales Magnetfeld wie die Erde. Stattdessen „staut” sich das solare Magnetfeld, welches mit dem Sonnenwind transportiert wird, auf der sonnenzugewandten Seite des Planeten und es kommt zur Bildung einer „induzierten” Magnetosphäre. Die Bestimmung der Magnetfeldeigenschaften in dieser Region ist daher für das Verständnis der Wechselwirkung des Sonnenwindes mit der dichten Venusatmosphäre wichtig. Mit Hilfe des Magnetfeldes können die Wechselwirkungsregionen, die durch das Umfließen des Sonnenwindes um das planetare Hindernis entstehen, klassifiziert und charakterisiert werden und so Prozesse wie beispielsweise der Energietransfer durch Wellen im Plasma besser verstanden werden. Die Umlaufbahn von Venus-Express ist geeignet, um Messlücken in der räumlichen Abdeckung vorheriger Missionen zu schließen und somit das Verständnis der physikalischen Prozesse in der Weltraumumgebung der Venus zu vervollständigen.

Das Magnetometer an Bord von Venus-Express basiert auf dem bereits für die Rosetta-Landeeinheit „Philae” konzipierten Magnetometer ROMAP. Es kann die drei Magnetfeldkomponenten bis zu 128 Mal pro Sekunde messen und besteht aus zwei dreiachsigen Fluxgate-Sensoren, einer Elektronikeinheit und einem Ausleger (Länge 1m). Ein Sensor ist an der Oberfläche der Raumsonde montiert und der andere Sensor befindet sich am äußeren Ende des Auslegers, der nach dem Start ausgeklappt wurde. Somit haben beide Sensoren einen unterschiedlichen Abstand zum Satelliten. Dies ermöglicht die vom Satelliten erzeugten Störfelder zu bestimmen und vom umgebenden Magnetfeld zu trennen. Die Messungen werden mit einer Abtastfrequenz von 1 Hz (Normalbetrieb) durchgeführt. In der Wechselwirkungsregion des Planeten mit dem Sonnenwind kann die Abtastfrequenz über 32 Hz auf bis zu 128 Hz erhöht werden.


Technische Daten des Magnetometers
Maximaler Messbereich±8400 nT
Maximale Auflösung1 pT
Vektorraten beider Sensoren1 bis 128 Hz kommandierbar
Energieverbrauchmax. 4,25 W
Gesamtmasse2,3 kg (inkl. Ausleger, Kabel und Isolierung)

Magnetometer-Sensor

Magnetometer-Sensor (Zhang et al. 2007, MAG: The Fluxgate Magnetometer of Venus Express, ESA-SP 1295)


Das Venus-Express-Team am IGEP


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aktualisiert: 20.07.2009 IMPRESSUM webmaster verantwortlich: Prof. Dr. K.-H. Glaßmeier