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30.07.2008

Mars Express Phobos Flyby

Mars Express fotografiert am 23. Juli 2008 Phobos aus bisher kürzester Distanz


Am 23. Juli 2008 um 06:49 Uhr MESZ flog die Raumsonde Mars Express näher als jemals zuvor an Phobos, dem größeren der beiden Marsmonde, in einer Entfernung von 93 Kilometern mit einer relativen Geschwindigkeit von 3 km pro Sekunde vorbei.

Animation der Aufnahmegeometrie des Phobos Vorbeifluges.

Die Raumsonde Mars Odyssey (MO) und der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA werden nie so nahe an Phobos vorbeifliegen wie Mars Express.
Video: Copyright FU Berlin (G. Neukum).

[Animation herunterladen]  (Rechtsklick und "Ziel speichern unter...")


Die an Bord der Raumsonde befindliche High Resolution Stereo Camera (HRSC) untersuchte den nur 27 km x 22 km x 19 km großen Mond, welcher zu den am schwächsten reflektierenden Körpern im Sonnensystem gehört. Es wird vermutet, dass es sich bei Phobos um einen eingefangenen Asteroiden oder um ein von der Planeten-Enstehungsperiode übriggebliebenes Objekt handelt. Die Bilddaten, welche in fünf verschiedenen Kanälen für die bestmögliche stereografische und photogrammetrische Analyse aufgenommen wurden, zeigen bei einer Auflösung von 3,7 Metern/Pixel noch nie gesehene Details der Oberfläche des Mars-Mondes. Die Stereodaten, welche ebenfalls mit einer Auflösung von 3,7 Metern/Pixel aufgenommen wurden, sind wichtig für die Erstellung eines digitalen Geländemodells sowie für photogeologische Untersuchungen. Die Daten der zusätzlichen photometrischen Kanäle mit einer Auflösung von 7,4 Metern/Pixel bieten die Möglichkeit, den auf Phobos vorhandenen Regolith bezüglich seiner physikalischen Struktur genauestens zu untersuchen. Die Daten aus Orbit 5851 bieten völlig neue Möglichkeiten, Phobos zu untersuchen, da Daten älterer Vorbeiflüge der Viking Sonden oder der MRO-Mission der NASA entweder keine Stereodaten lieferten oder die Auflösung der Bilder geringer war. Neuere hochauflösende HiRISE-Daten von der MRO-Mission der NASA zeigen nur die marszugewandte Seite des Mars-Mondes, während beim Mars Express-Vorbeiflug überwiegend die marsabgewandte Seite beobachtet werden konnte. Dieser Vorbeiflug hatte die größte Annäherung an Phobos von den insgesamt fünf geplanten Vorbeiflügen im Juli und August dieses Jahres. Die gezeigten Bilder sind die besten Gesamtaufnahmen von Phobos, die jemals gemacht wurden.

Phobos Nadiraufnahme #1a: Dieses<br>Bild wurde nur geometrisch korrigiert<br>und zeigt die echten Beleuchtungs-<br>verhältnisse und photometrischen<br>Bedingungen.
Phobos Nadiraufnahme #1a: Dieses
Bild wurde nur geometrisch korrigiert
und zeigt die echten Beleuchtungs-
verhältnisse und photometrischen
Bedingungen.
Phobos Nadiraufnahme #1b: Dieses<br>Bild ist zusätzlich photometrisch<br>verbessert worden, um Details im<br>schlechter beleuchteten Gebiet besser<br>hervorzuheben.
Phobos Nadiraufnahme #1b: Dieses
Bild ist zusätzlich photometrisch
verbessert worden, um Details im
schlechter beleuchteten Gebiet besser
hervorzuheben.
Am 23. Juli 2008 nahm die Raumsonde Mars Express die bis heute detailliertesten Bilder der Oberfläche des Marsmondes Phobos auf. Die Bilddaten mit einer Auflösung von 3,7 Metern pro Pixel wurden aus einer Entfernung von 97 Kilometern in Orbit 5851 aufgenommen. Die Bilder übertrafen alle bisherigen Aufnahmen bezüglich der Abdeckung des beleuchteten Teils des Mondes.
Bild: Copyright ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum).

Die speziellen Beobachtungsmöglichkeiten von Phobos verdankt Mars Express seinem sehr elliptischen Orbit. Die Raumsonde befindet sich dabei zwischen 270 Kilometern von der Oberfläche des Mars entfernt und am äußersten Punkt über 10.000 Kilometern vom Mittelpunkt des Planeten entfernt und kreuzt auch die in 9.000 Kilometer vom Marszentrum entfernte Bahn des Mondes. Da Phobos, wie auch der Erdmond der Erde, dem Planeten immer die gleiche Seite zuwendet, sind Aufnahmen der marsabgewandten Seite nur möglich, der abgewandten Seite nur möglich, wenn sich Mars Express außerhalb des Phobos-Orbits befindet. Im Jahr 2009 will die russische Raumfahrtbehörde die Mission „Phobos Grunt“ (Phobos Boden) zu dem Marstrabanten schicken, um Bodenproben auf der dem marsabgewandten Seite bei etwa 5° Süd bis 5° Nord und 230° bis 235° West zu sammeln und zur Erde zu bringen. Dieses Gebiet wurde zuletzt in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts von den Viking-Sonden aufgenommen. Die Beobachtungen der HRSC wurden sehnlichst erwartet, um die mögliche Landestelle besser festlegen und untersuchen zu können. Möglicherweise führen die Untersuchungen zu einer Änderung der Planung für eine etwas nördlich verlagerte Landestelle.

3D Ansicht (Rot-Cyan Anaglyphe)
3D Ansicht (Rot-Cyan Anaglyphe)
Am 23. Juli 2008 nahm die Raumsonde Mars Express die bis heute detailliertesten Bilder der Oberfläche des Marsmondes Phobos auf. Die Bilddaten mit einer Auflösung von 3,7 Metern pro Pixel wurden aus einer Entfernung von 97 Kilometern in Orbit 5851 aufgenommen. Die Bilder übertrafen alle bisherigen Aufnahmen bezüglich der Abdeckung des beleuchteten Teils des Mondes.
Bild: Copyright ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum).

Besonders eindrucksvoll erkennt man auf den neuesten Bildern die außergewöhnlichen Riefen auf der Oberfläche des Mondes. Der Ursprung dieser Riefen ist umstritten. Es könnte sich um Spuren handeln, die durch den Einschlag von ausgeworfenem Material im Zuge von Einschlagsereignissen auf Mars entstanden sind. Möglicherweise sind auch durch Gezeiten oder Einschlagsereignisse auf Phobos Spalten erzeugt worden, die durch den Regolith, der die Oberfläche von Phobos bedeckt, teilweise gefüllt sind. In den Bildern können mindestens zwei verschiedene Riefensysteme mit unterschiedlichen Orientierungen unterschieden werden. Eine gewundene Kraterkette, möglicherweise durch Impakte erzeugt, ist ebenfalls zu erkennen.

HRSC Stereo Kanal 1 (S1)<br>Aufnahme von Phobos
HRSC Stereo Kanal 1 (S1)
Aufnahme von Phobos
HRSC Stereo Kanal 1 (S1) Aufnahme von Phobos mit einer Auflösung von 3,7 Metern/Pixel. Der vergrößerte Ausschnitt des Bildes zeigt die mögliche Landestelle der russischen „Phobos Grunt“ Mission.
Bild: Copyright ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum).

Während der Beobachtungen wurde ein sogenannter „spacecraft slew“ durchgeführt. Dabei wird die Sonde entgegen ihrer Bewegungsrichtung rotiert, um die Geschwindigkeit zu reduzieren, mit der das beobachtete Objekt am Aufnahmesystem vorbeizieht. Auf diese Weise wird verhindert, dass trotz der hohen Fluggeschwindigkeit unscharfe Bilder entstehen und die Belichtungszeit groß genug gewählt werden kann. Auch mit dem Super Resolution Channel (SRC) der HRSC wurden während des Vorbeifluges Aufnahmen mit einer nominellen Auflösung von 90cm/Pixel gemacht. Trotz des „spacecraft slew“ kam es zu geringer Unschärfe in den SRC-Detailaufnahmen (werden hier nicht gezeigt); aber es wird nach weiterer Bearbeitung der Daten doch ein hohes Maß an Detailreichtum erwartet.

Geometrie des Phobos Vorbeifluges.<br>Phobos und Mars Express sind nicht<br>Maßstabsgetreu dargestellt.<br>Bild: Copyright FU Berlin (G. Neukum).
Geometrie des Phobos Vorbeifluges.
Phobos und Mars Express sind nicht
Maßstabsgetreu dargestellt.
Bild: Copyright FU Berlin (G. Neukum).

In den Tagen vor dem Vorbeiflug ergaben sich einige Probleme mit dem sogenannten „Start Tracker“ an Bord der Raumsonde. Dieses System dient der hochgenauen Ausrichtung der Beobachtungsinstrumente. Aufgrund von Bedenken, dass das zweite System während des kritischen Vorbeiflugs nicht die gewünschten Ergebnisse erzielt, arbeitete das Team der European Space Operations Centre in Darmstadt, Deutschland unermüdlich und konnte das primäre System rechtzeitig zwei Tage vor dem Vorbeiflug wieder aktivieren.

Phobos-Aufnahme vom HRSC<br>Super-Resolution Channel (SRC)
Phobos-Aufnahme vom HRSC
Super-Resolution Channel (SRC)
HRSC Super Resolution Channel (SRC) Aufnahme aus dem Orbit 5850. Die Aufnahme vom 22. Juli 2008 wurde aus einer Entfernung von 4500 Kilometern und zeigt den beleuchteten Rand der “Phobos Grunt” Landestelle mit einer Auflösung von 40 Metern pro Pixel.
Bild: Copyright ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum).

Das Kameraexperiment HRSC auf der Mission Mars Express der Europäischen Weltraumorganisation ESA wird vom Principal Investigator Prof. Dr. Gerhard Neukum (Freie Universität Berlin), der auch die technische Konzeption der hochauflösenden Stereokamera entworfen hatte, geleitet. Das Wissenschaftsteam besteht aus 45 Co-Investigatoren aus 32 Institutionen und zehn Nationen. Die Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unter der Leitung des Principal Investigators (PI) G. Neukum entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern gebaut (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena -Optronik GmbH). Sie wird vom DLR -Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Daten erfolgt am DLR. Die Darstellungen wurden vom Institut für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung erstellt.




Download
hochaufgelöste Bilddaten / high resolution image data

Geometrie des Phobos Vorbeifluges.
Phobos und Mars Express sind nicht
Maßstabsgetreu dargestellt.
Bild: Copyright FU Berlin (G. Neukum).
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(2 MBs)
JPG
(46 KBs)
Phobos Nadiraufnahme #1a: Dieses
Bild wurde nur geometrisch korrigiert
und zeigt die echten Beleuchtungs-
verhältnisse und photometrischen
Bedingungen.
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(7 MBs)
JPG
(913 KBs)
Phobos Nadiraufnahme #1b: Dieses
Bild ist zusätzlich photometrisch
verbessert worden, um Details im
schlechter beleuchteten Gebiet besser
hervorzuheben.
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(4 MBs)
JPG
(1 MB)
HRSC Stereo Kanal 1 (S1)
Aufnahme von Phobos
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(39 MBs)
JPG
(656 KBs)
Phobos-Aufnahme vom HRSC
Super-Resolution Channel (SRC)
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(2 MBs)
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(29 KBs)
3D Ansicht (Rot-Cyan Anaglyphe):   TIF
(9 MBs)
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(857 KBs)

© Copyright: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

 

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Stand: 18.07.2012

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