Japans Mission, das Klima der Venus zu studieren


            

Japans Akatsuki ist ein Raumfahrzeug, das die Venus umkreist, um das Klima und die Atmosphäre des Planeten zu studieren. Das $ 300-Millionen-Raumfahrzeug begann seine wissenschaftlichen Beobachtungen im Jahr 2016 und blieb bis Ende 2017 in Betrieb. Während seiner Mission hat das Raumfahrzeug einige unerwartete Beobachtungen gemacht.

Akatsuki – der Name bedeutet "Dämmerung" auf Japanisch – hatte einen felsigen Start. Sein erster Versuch, in die Umlaufbahn um Venus im Jahr 2010 zu gehen, scheiterte. Allerdings war ein zweiter Versuch im Jahr 2015 erfolgreich und erlaubte es den Ermittlern, einige der Wissenschaft zu machen, die sie ursprünglich für den Planeten geplant hatten. Allerdings wurden im Dezember 2016 zwei Infrarotkameras aufgrund eines instabilen Stromverbrauchs deaktiviert.

Japan hat in drei Jahrzehnten der Weltraumforschung mehrere Erfolge erlebt, zuerst mit dem Institut für Raumfahrt und Astronautik (ISAS) und später mit der japanischen Aerospace Exploration Agency (JAXA). ISAS war früher eine eigene Agentur, wurde aber 2003 zu einer Division von JAXA.)

Unter ISAS flogen zwei Sonden, die Suisei und die Sagigake, 1986 von Halley's Comet. Die beiden Raumfahrzeuge zielten darauf ab, auch von anderen Kometen zu fliegen, aber die Missionen wurden weder wegen des Mangels an Treibstoff (Suisei) noch verloren (Sakigake). Unter JAXA hat die Hayabusa-Mission von 2005 bis 2010 Proben von einem Asteroiden, 25143 Itokawa, zurückgegeben.

JAXA flog auch die Ikaros Solar-Segel-Test-Mission erfolgreich im Jahr 2010, sowie Kaguya, eine Mission auf den Mond, von 2007 bis 2009. Hayabusa 2 startete im Jahr 2014. Seine Mission ist es, Proben aus einem anderen Asteroiden, 162173 Ryugu zurückzugeben. Das Raumfahrzeug wird voraussichtlich 2018 ankommen.

Die einzige andere japanische Planetenmission, die bis heute geflogen ist, ist Nozomi, die 2004 in den Umlauf um den Mars gehen sollte. Das Raumfahrzeug konnte nicht umkreisen und stattdessen ein Flyby machen. Allerdings ist JAXA Partner der europäischen Raumfahrtagentur auf der BepiColombo-Mission, die voraussichtlich 2018 für Mercury starten wird. JAXAs Beitrag zur Mission ist der Magnetospherische Orbiter des Quecksilbers, der die Atmosphäre, das planetare Magnetfeld, den Sonnenwind und den Staub studiert.

In der Crew-Raumfahrt war Mamoru Mohri der erste japanische Astronaut, der 1992 fliegt, an Bord der U.S. Space Shuttle Endeavour für Mission STS-47. JAXA hat ein aktives Astronaut-Korps und hat bisher rund 20 Missionen geflogen. Seit 2011 haben japanische Astronauten langfristige Missionen an Bord der Internationalen Raumstation etwa einmal im Jahr gemacht.

Akatsuki, auch bekannt als Venus Klima Orbiter und Planet-C, startete aus Japans Tanegashima Space Center am 20. Mai 2010, ein paar Tage nach seiner geplanten Abreise aufgrund einer Wetterverzögerung. (Die Sonnensegelmission Ikaros ritt auf der gleichen Rakete.) Am 7. Dezember dieses Jahres hat Akatuskis Hauptmotor gefeuert, um die Orbitalinsertion um die Venus zu starten. Der Hauptmotor nur für drei Minuten gefeuert, weit weniger als die 12 Minuten benötigt, um Orbit zu erreichen. Beamte waren betroffen, wenn sie Akatsuki mit dem Scheitern von Nozomi, ihrer einzigen anderen Planetenmission, nur sieben Jahre zuvor verglichen haben.

"Unsere Punktzahl ist null, zwei Verluste," Takehiko Satoh, der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), sagte Space.com bei der 2010er Herbst-Besprechung der American Geophysical Union. "Wir müssen mehr konservativ sein, um unsere nächste Planetenmission zu planen, also wird es niemals in irgendeinem Aspekt versagen."

JAXA startete eine Untersuchung und schloss, dass der Motor wahrscheinlich aufgrund von Salzablagerungen in einem Rückschlagventil abgesperrt wurde, was den Kraftstoff im Kreislaufmanövermotor nicht verderben ließ. Die Brennkammer wurde auch beschädigt, weil die Ablagerungen die Verbrennung oxidationsreicher machten.

Um Zeit zu sparen und Energie zu sparen, legte JAXA das Raumfahrzeug in den Winterschlaf, während er einen Wiederherstellungsplan herausstellte. Die Manager beschlossen, kleinere Haltungs-Triebwerke zu verwenden, um eine andere Orbital-Insertion um Venus zu versuchen, anstatt einen anderen Gebrauch des beschädigten Hauptmotors zu versuchen. Während die schwächere Macht der Triebwerke Akatsuki nicht in die geplante Umlaufbahn stellen würde, könnte das Raumfahrzeug noch Wissenschaft aus seiner modifizierten Bahn machen.

Akatsuki trieb in einer Umlaufbahn um die Sonne für fünf Jahre, bis es nahe genug an Venus im Jahr 2015 kam, um eine weitere Orbitalinsertion auf dem Planeten zu versuchen. Am 6. Dezember – zufällig, fünf Jahre bis zum Tag nach dem letzten Versuch – Akatsuki feuerte seine Haltung-Kontroll-Triebwerke für 20 Minuten und machte es erfolgreich in die Umlaufbahn.

Der neue Plan fügte Akatsuki in eine 13-tägige Umlaufbahn mit einer maximalen Distanz (Apoapsis) von 273.000 Meilen (440.000 Kilometer) von der Oberfläche der Venus ein. Nach einigen Motorbränden war die erwartete Wissenschaftsbahn eine neun-tägige Umlaufbahn mit einer Apoapse von 193.000 Meilen (310.000 Kilometer). Im Vergleich dazu war der ursprüngliche Plan im Jahr 2010, Akatsuki in eine 30-stündige Umlaufbahn mit einem Apoapsis fast viermal näher oder 50.000 Meilen (80.000 Kilometer) zu setzen.

 Japans Akatsuki-Raumschiff eroberte dieses Bild der Venus nach seiner Haltung Kontrolle Motor Schub Ausstoß am 7. Dezember 2015, in einer Entfernung von 45.000 Meilen (72.000 km) von Venus.

Japans Akatsuki-Raumschiff eroberte dieses Bild der Venus nach seiner Haltung Kontrolle Motor Schub Ausstoß am 7. Dezember 2015, in einer Entfernung von 45.000 Meilen (72.000 km) von der Venus.

             Kredit: JAXA

Das Hauptziel von Akatsuki ist es, mehr über das Klima der Venus zu verstehen. Venus wird oft als ein höllischer Planet beschrieben, weil seine Oberflächentemperaturen heiß genug sind, um Blei zu schmelzen, und die wenigen sowjetischen Venera-Raumfahrzeuge, die dort in den 1970er und 1980er Jahren landeten, überlebten nur Minuten auf der Oberfläche aufgrund des extremen Drucks und der Hitze. Der Planet ist vulkanisch aktiv mit einer dicken Kohlendioxidatmosphäre.

Während viele Raumfahrzeuge von der Venus geflogen sind, wurde sie nur von wenigen Orbitern, wie z. B. mehrere Venera-Raumfahrzeuge (Sowjetunion, 1970er und 1980er Jahre), NASAs Pionier Venus 1 (1978-1992), der Magellan der NASA (1989-1994), besucht ) und der Venus Express der Europäischen Weltraumorganisation (2005-2015).

Akatsuki wurde erwartet, um Venus in Wellenlängen von ultravioletten bis langwelligen Infrarot, durch seine sechs Instrumente zu beobachten. Dazu gehörten ein Ultraviolett-Imager, eine 1-Mikrometer-Kamera, eine 2-Mikrometer-Kamera, eine langwellige Infrarotkamera, eine Blitz- und Airglow-Kamera sowie ein ultraschneller Oszillator. (Das letztere Instrument wird verwendet, um Funkwellen zwischen Akatsuki und Erde zu betrachten, während sie durch die venusische Atmosphäre hindurchgehen und Informationen über Temperatur und Schwefelsäuredampf enthüllen.) Allerdings wurden die 1-μm-Kamera und die 2-μm-Kamera verspätet versetzt 2016 wegen instabiler Leistungsaufnahme

"Akatsuki nutzt die sechs Instrumente, um die meteorologischen Phänomene auf der Venus im Detail zu beobachten", sagte ISAS in einer Erklärung. "Diese Erkenntnisse werden voraussichtlich zu einem besseren Verständnis von meteorologischen Phänomenen nicht nur auf der Venus, sondern auch auf anderen Planeten führen und weiter helfen zu erklären, warum die Erdatmosphäre so ist wie es ist, und wie es sich in der Zukunft ändern kann."

Im Mai 2016, Akatsuki Daten geholfen produzieren einen gespenstischen Film von Venus 'Nachtseite, wie in Infrarot-Wellenlängen gesehen. JAXA beobachtete, dass in nur vier Stunden die überdrehenden Wolken, die auf der Kamera aufgenommen wurden, um etwa 10 Grad bewegt wurden. "Deformation, Aussehen und Verschwinden von Wolken sind in diesem Film offensichtlich", sagte JAXA.

Im Jahr 2017 veröffentlichten die Wissenschaftler rätselhafte Daten, die eine große stationäre Welle in der oberen Atmosphäre der Venus zeigten, wo die Wolken in der Regel mit 100 Metern (328 Fuß) eine Sekunde entlang peitschen. Eine verwandte Studie in der Natur schlug vor, dass die Welle auf atmosphärischen Fluss über einen Berg zurückzuführen sein könnte, ähnlich wie "Schwerkraftwellen" auf der Erde produziert werden.

Später in diesem Jahr haben Akatsuki-Wissenschaftler Daten aufgedeckt, die auf unterschiedliche Windgeschwindigkeiten am Äquator in Höhen zwischen 45 und 60 Kilometern (28 und 37 Meilen) hindeuten. Bisherige Studien deuten darauf hin, dass die Windgeschwindigkeit in dieser Höhe einheitlich ist.

"Venus 'ganze Atmosphäre dreht sich viel schneller als die Oberfläche unten in der Höhe der Wolke oben (70 km), eine einzigartige Situation namens Super-Rotation", sagte JAXA zu der Zeit. "Sein Mechanismus ist noch weitgehend unklar."

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