Fachbereich Geowissenschaften


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16.10.2008

Mars Express Phobos Beobachtungen

Zwischen dem 23. Juli 2008 und dem 15. September 2008 absolvierte die Raumsonde Mars Express insgesamt acht erfolgreiche Vorbeiflüge an Phobos, dem inneren Mond des Mars. Die Entfernung zum Zentrum des Mondes betrug zwischen 4500 Kilometern und 95 Kilometern. Der unregelmäßig geformte, nur 27 km x 22 km x 19 km große Mond wurde bei jedem Vorbeiflug sowohl von der High Resolution Stereo Camera (HRSC) als auch von dem Super Resolution Channel (SRC) aufgenommen.

Phobos Nadiraufnahme: Dieses<br>Bild ist zusätzlich photometrisch<br>verbessert worden, um Details im<br>schlechter beleuchteten Gebiet besser hervorzuheben.
Phobos Nadiraufnahme: Dieses
Bild ist zusätzlich photometrisch
verbessert worden, um Details im
schlechter beleuchteten Gebiet besser hervorzuheben.
Animation der Aufnahmegeometrie
des Phobos Vorbeifluges. 


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Animation des 3-dimensionalen Phobos Models 

Animation des 3-dimensionalen Phobos Models (Kugelfächenfunktion vom Grad und Ordnung 17) die auf einem Netz von Kontrollpunkten aus den 53 SRC bildern sowie den 16 Viking Bildern beruht. Das Modell wurde mit einem Mosaik der gleichen Bilder abgedeckt. Die durchschnittliche Auflösung beträgt 12m/Pixel, die Abdeckung des Mondes durch SRC Bilder liegt bei 70%.
Credits: ESA/ DLR (K.Willner)/ FU Berlin (G. Neukum)
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Bei den Aufnahmen des Mondes profitierte Mars Express von seinem elliptischen Orbit um den Mars. Dieser Orbit bringt die Sonde bis auf 270 Kilometer an die Oberfläche des roten Planeten heran, die maximale Entfernung beträgt 10.000 Kilometer. Die Umlaufbahn des Mondes Phobos liegt mit einer Entfernung von 9.400 Kilometern vom Marszentrum innerhalb dieser Entfernung und ermöglichte Mars Express die mehrfachen Vorbeiflüge. Wie auch der Erdmond zeigt Phobos immer die gleiche Seite zum Planeten Mars; eine Beobachtung der abgewandten Seite ist nur möglich, wenn die Sonde außerhalb des Mond-Orbits vorbei fliegt. Die anderen Sonden die zur Zeit Mars erforschen befinden sich auf deutlich tieferen Orbits und können aus diesem Grund nur die dem Mars zugewandte Seite des Mondes beobachten.

HRSC Orbit 5889 Nadir mit SRC<br>Footprint. Auflösung: 26 m/Pixel
HRSC Orbit 5889 Nadir mit SRC
Footprint. Auflösung: 26 m/Pixel
HRSC Orbit 5889 Nadir.<br>Auflösung: 26 m/Pixel
HRSC Orbit 5889 Nadir.
Auflösung: 26 m/Pixel

Nachdem Mars Express in nur 93 Kilometern Entfernung an Phobos vorbei flog und Bilder mit sehr hoher Auflösung aufgenommen hat , erfolgte am 26. Juli 2008 ein weiterer Vorbeiflug, bei dem der Mond mit allen Kanälen der HRSC aufgenommen wurde. Die HRSC ist eine digitale Zeilenkamera, die nach dem Push-Broom-Prinzip arbeitet. Während des Überfluges wird die Oberfläche ähnlich wie bei einem Scanner Zeile für Zeile aufgenommen. Die insgesamt neun Kanäle nehmen die Oberfläche unter verschiedenen Blickwinkeln, von 18,9° nach vorn bis 18,9° nach hinten auf und ermöglichen auf diese Weise die stereoskopische Auswertung der Daten eines einzelnen Überfluges.

HRSC Orbit 5984 Farbbild. Farbbild aus dem Grün-, Blau- und Nadirkanal. Die unterschiedliche Blickgeometrie der einzelnen Kanäle wurde durch Messung von Passpunkten äquivalenter Strukturen auf den drei Bildern eliminiert. Die Auflösung liegt bei 95 m/Pixel.
HRSC Orbit 5984 Farbbild. Farbbild aus dem Grün-, Blau- und Nadirkanal. Die unterschiedliche Blickgeometrie der einzelnen Kanäle wurde durch Messung von Passpunkten äquivalenter Strukturen auf den drei Bildern eliminiert. Die Auflösung liegt bei 95 m/Pixel.
HRSC Neun-Kanal-Sequenz, Orbit 5861. Vier Kanäle, IR - Infrarot, GR - Grün, BL - Blau, und RE - Rot wurden durch Farbfilter aufgenommen. Die ursprüngliche Auflösung betrug 92-470 m/Pixel;  die hier abgebildete Auflösung beträgt  92 m/Pixel.
HRSC Neun-Kanal-Sequenz, Orbit 5861. Vier Kanäle, IR - Infrarot, GR - Grün, BL - Blau, und RE - Rot wurden durch Farbfilter aufgenommen. Die ursprüngliche Auflösung betrug 92-470 m/Pixel; die hier abgebildete Auflösung beträgt 92 m/Pixel.
HRSC 3-Kanal-Sequenz, Orbit 5870. Auflösung: 14 m/Pixel.
HRSC 3-Kanal-Sequenz, Orbit 5870. Auflösung: 14 m/Pixel.

Im Jahr 2009 soll die russische Raumsonde ¬ĄPhobos Grunt¬ď (Phobos Boden) auf Phobos landen, Bodenproben entnehmen und diese zur Analyse zur Erde bringen. Aus missionstechnischen Gründen wurde eine Landestelle auf der dem Mars abgewandten Seite des Mondes ausgewählt. Diese Landestelle wurde zuletzt in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts von den Viking-Sonden beobachtet. Die Bilder der HRSC wurden mit Spannung erwartet, um die Landestelle besser einschätzen zu können. Als erste Konsequenz aus den neuen Daten wird die Landestelle möglicherweise zu einer sichereren Stelle bei etwa 10°-21° S und 219°-236° W, ein wenig nördlich der bisherigen Landestelle verlegt.

HRSC Orbit 5870 Nadir mit SRC Footprint. Auflösung: 14 m/Pixel
HRSC Orbit 5870 Nadir mit SRC Footprint. Auflösung: 14 m/Pixel
HRSC orbit 5870 Nadir.<br>Auflösung: 14 m/Pixel
HRSC orbit 5870 Nadir.
Auflösung: 14 m/Pixel

Der ¬ĄSuper Resolution Channel¬ď ist eine zusätzliche Kamera, die die Elektronik der HRSC nutzt. Im Unterschied zur HRSC ist der SRC jedoch kein Zeilenscanner, sondern eine digitale Flächenkamera. Sie nimmt das komplette Bild während einer einzelnen Belichtungsphase auf, ähnlich einer handelsüblichen Digitalkamera. Der SRC verwendet eine Makutov-Cassegrain-Optik mit 975 mm Brennweite und erreicht damit eine etwa vierfach bessere Auflösung als die HRSC. Bis September 2006 wurden über 6000 Bilder mit dem SRC gemacht. Schon zu Beginn der Mission wurde die Präzisionsoptik des Instruments durch thermale Einflüsse beschädigt was zu einer geringeren Leistung als der erwarteten führte. Die Rohbilder sind ein wenig unscharf und leicht verwischt. Durch Untersuchungen von Bildern punktförmiger Körper (Sterne) war eine Analyse des Problems möglich und man ist nun in der Lage, den negativen Effekt der Verzerrung mittels spezieller Prozessierung zu minimieren. Während sehr naher Vorbeiflüge liegt die relative Geschwindigkeit, mit der die Raumsonde an dem Mond vorbei fliegt, bei etwa 3 km/s. Die erforderliche lange Belichtungszeit in Kombination mit der relativ hohen Geschwindigkeit kann zusätzlich Unschärfe verursachen. Mitarbeiter der HRSC-Gruppe Freien Universität Berlin sind weiterhin damit beschäftigt, die Auswirkungen dieser kombinierten Effekte in den Bildern zu minimieren.

Orbit 5889: Rohdaten des SRC-Bildes 2, korrigiertes SRC-Bild 2 und ein Teil des HRSC-Nadir-Kanals welches die gleiche Region zeigt. Das korrigierte SRC Bild zeigt deutlich mehr Details als das HRSC- Bild. Die Auflösung des Super Resolution Channel betrug  3.2 m/Pixel, die der HRSC 14 m/Pixel.
Orbit 5889: Rohdaten des SRC-Bildes 2, korrigiertes SRC-Bild 2 und ein Teil des HRSC-Nadir-Kanals welches die gleiche Region zeigt. Das korrigierte SRC Bild zeigt deutlich mehr Details als das HRSC- Bild. Die Auflösung des Super Resolution Channel betrug 3.2 m/Pixel, die der HRSC 14 m/Pixel.
SRC Orbit 5984 Bild 5, Vor und nach der Korrektur. Auflösung: 22 m/Pixel
SRC Orbit 5984 Bild 5, Vor und nach der Korrektur. Auflösung: 22 m/Pixel

Die Herkunft des Mondes ist noch umstritten. Möglicherweise handelt es sich bei Phobos um einen von Mars eingefangenen Asteroiden, da der Mond viele Merkmale eines Kohlenstoff C-Klasse Asteroiden aufweist. Allerdings ist es schwierig, den Mechanismus zu erklären, wie der Asteroid eingefangen wurde oder wie es zur Bildung des heutigen äquatorialen Orbits gekommen ist. Eine weitere Möglichkeit ist, dass der Mond ein Überrest aus der Entstehungsphase des Planeten ist.

HRSC Orbit 5908 Grüner Kanal mit SRC Footprint. Auflösung: 41 m/Pixel
HRSC Orbit 5908 Grüner Kanal mit SRC Footprint. Auflösung: 41 m/Pixel
HRSC Orbit 5908 Grüner Kanal. Auflösung: 41 m/Pixel
HRSC Orbit 5908 Grüner Kanal. Auflösung: 41 m/Pixel

Während des Vorbeiflugs konnte der Einfluss der Gravitation des Mondes auf die Raumsonde gemessen werden. Diese Messung ermöglicht die genaue Berechnung der Masse des Mondes. Die Stereodaten der HRSC ermöglichen eine 3-dimensionale Darstellung des Mondes und erlauben somit auch eine präzise Berechnung des Volumens. Zusammen mit den Messungen der Masse lässt sich die Dichte des Mondes sehr genau bestimmen. Es lassen sich dann genauere Aussagen über die Zusammensetzung des Mondes treffen: aus wie viel Gestein oder Eis besteht der Mond und wie porös ist sein Aufbau? Vielleicht lässt sich auf diese Weise eine Antwort auf die Frage der Herkunft des Mondes finden.

DatumOrbitMittlere AnomalyEntfernung in kmHRSC KanäleBeste Nadir Auflösung in m/pixelSRC BilderNominelle SRC Auflösung in m/pixel
23/07/200858503,584478nd180841
23/07/20085851342,4893nd, s1, s2, p1, p23.740.8
26/07/20085861333,332295nd, s1, s2, p1, p2, bl, re, gr, ir90820
28/07/20085870339,65351nd, s1, s2, p1, p21483.2
03/08/20085889337,13656nd, s1, s2, bl, re, gr, ir2686
08/08/20085908334,51024bl, re, gr, ir4189.3
30/08/20085984325,022366nd, s1, s2, bl, re, gr, ir95822
HRSC Stereo Anaglyphe, Orbit 5870, Stereo-1 und Photometrie-1 Kanäle.  Auflösung: 15 m/Pixel.
HRSC Stereo Anaglyphe, Orbit 5870, Stereo-1 und Photometrie-1 Kanäle. Auflösung: 15 m/Pixel.
HRSC Stereo Anaglyphe, Orbit 5870, Stereo-2 und Photometrie-2 Kanäle. Auflösung:  15 m/pixel.
HRSC Stereo Anaglyphe, Orbit 5870, Stereo-2 und Photometrie-2 Kanäle. Auflösung: 15 m/pixel.
Phobos SRC Mosaik aus 53 SRC Bildern die insgesamt über 70% des Mondes abdecken. Die verbleibende Fläche wird durch 16 Viking Bilder abgedeckt. Durchschnittliche Auflösung: 12m/Pixel<br>Credits: ESA/ DLR (S. Semm, M. Wählisch, K.Willner)/ FU Berlin (G. Neukum)
Phobos SRC Mosaik aus 53 SRC Bildern die insgesamt über 70% des Mondes abdecken. Die verbleibende Fläche wird durch 16 Viking Bilder abgedeckt. Durchschnittliche Auflösung: 12m/Pixel
Credits: ESA/ DLR (S. Semm, M. Wählisch, K.Willner)/ FU Berlin (G. Neukum)
HRSC Orbit 5851 Stereo-1 Kanal. Auflösung: 3.7 m/Pixel. Die Ellipsen zeigen die ursprünglich geplante (rot) und neue Landestelle (blau) für die Phobos Grunt Mission. Die Änderung der Landestelle wurde aufgrund dieser Bilder erwogen.
HRSC Orbit 5851 Stereo-1 Kanal. Auflösung: 3.7 m/Pixel. Die Ellipsen zeigen die ursprünglich geplante (rot) und neue Landestelle (blau) für die Phobos Grunt Mission. Die Änderung der Landestelle wurde aufgrund dieser Bilder erwogen.

SRC-Bilder

SRC Orbit 5870 Bild 2, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel
SRC Orbit 5870 Bild 2, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel
SRC Orbit 5870 Bild 3, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel
SRC Orbit 5870 Bild 3, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel
SRC Orbit 5870 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel
SRC Orbit 5870 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel
SRC Orbit 5870 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel
SRC Orbit 5870 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel
SRC Orbit 5889 Bild 2, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel
SRC Orbit 5889 Bild 2, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel
SRC Orbit 5889 Bild 3, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel
SRC Orbit 5889 Bild 3, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel
SRC Orbit 5889 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel
SRC Orbit 5889 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel
SRC Orbit 5889 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel
SRC Orbit 5889 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel
SRC Orbit 5908 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 9 m/Pixel
SRC Orbit 5908 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 9 m/Pixel
SRC Orbit 5908 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 9 m/Pixel
SRC Orbit 5908 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 9 m/Pixel
SRC Orbit 5984 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 22 m/Pixel
SRC Orbit 5984 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 22 m/Pixel
SRC Orbit 5984 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 22 m/Pixel
SRC Orbit 5984 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 22 m/Pixel
SRC Orbit 5861 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 20 m/Pixel
SRC Orbit 5861 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 20 m/Pixel
SRC Orbit 6042 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 34 m/Pixel
SRC Orbit 6042 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 34 m/Pixel
SRC Orbit 6042 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 34 m/Pixel
SRC Orbit 6042 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 34 m/Pixel
SRC Orbit 6042 Bild 6, korrigiert. Auflösung: 34 m/Pixel
SRC Orbit 6042 Bild 6, korrigiert. Auflösung: 34 m/Pixel



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hochaufgelöste Bilddaten / high resolution image data

Phobos SRC Mosaik aus 53 SRC Bildern die insgesamt über 70% des Mondes abdecken. Die verbleibende Fläche wird durch 16 Viking Bilder abgedeckt. Durchschnittliche Auflösung: 12m/Pixel
Credits: ESA/ DLR (S. Semm, M. Wählisch, K.Willner)/ FU Berlin (G. Neukum)
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(16 MBs)
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HRSC Orbit 5851 Stereo-1 Kanal. Auflösung: 3.7 m/Pixel. Die Ellipsen zeigen die ursprünglich geplante (rot) und neue Landestelle (blau) für die Phobos Grunt Mission. Die Änderung der Landestelle wurde aufgrund dieser Bilder erwogen.:   TIF
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Phobos Nadiraufnahme: Dieses
Bild ist zusätzlich photometrisch
verbessert worden, um Details im
schlechter beleuchteten Gebiet besser hervorzuheben.
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HRSC Orbit 5889 Nadir mit SRC
Footprint. Auflösung: 26 m/Pixel
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HRSC Orbit 5889 Nadir.
Auflösung: 26 m/Pixel
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HRSC Orbit 5870 Nadir mit SRC Footprint. Auflösung: 14 m/Pixel:   TIF
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HRSC orbit 5870 Nadir.
Auflösung: 14 m/Pixel
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HRSC 3-Kanal-Sequenz, Orbit 5870. Auflösung: 14 m/Pixel.:   TIF
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HRSC Neun-Kanal-Sequenz, Orbit 5861. Vier Kanäle, IR - Infrarot, GR - Grün, BL - Blau, und RE - Rot wurden durch Farbfilter aufgenommen. Die ursprüngliche Auflösung betrug 92-470 m/Pixel; die hier abgebildete Auflösung beträgt 92 m/Pixel.:   TIF
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Orbit 5889: Rohdaten des SRC-Bildes 2, korrigiertes SRC-Bild 2 und ein Teil des HRSC-Nadir-Kanals welches die gleiche Region zeigt. Das korrigierte SRC Bild zeigt deutlich mehr Details als das HRSC- Bild. Die Auflösung des Super Resolution Channel betrug 3.2 m/Pixel, die der HRSC 14 m/Pixel.:   TIF
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SRC Orbit 5984 Bild 5, Vor und nach der Korrektur. Auflösung: 22 m/Pixel:   TIF
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HRSC Orbit 5908 Grüner Kanal mit SRC Footprint. Auflösung: 41 m/Pixel:   TIF
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HRSC Orbit 5908 Grüner Kanal. Auflösung: 41 m/Pixel:   TIF
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HRSC Orbit 5984 Farbbild. Farbbild aus dem Grün-, Blau- und Nadirkanal. Die unterschiedliche Blickgeometrie der einzelnen Kanäle wurde durch Messung von Passpunkten äquivalenter Strukturen auf den drei Bildern eliminiert. Die Auflösung liegt bei 95 m/Pixel.:   TIF
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HRSC Stereo Anaglyphe, Orbit 5870, Stereo-1 und Photometrie-1 Kanäle. Auflösung: 15 m/Pixel.:   TIF
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HRSC Stereo Anaglyphe, Orbit 5870, Stereo-2 und Photometrie-2 Kanäle. Auflösung: 15 m/pixel.:   TIF
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SRC Orbit 5861 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 20 m/Pixel:   TIF
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SRC Orbit 5870 Bild 2, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel:   TIF
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SRC Orbit 5870 Bild 3, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel:   TIF
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SRC Orbit 5870 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel:   TIF
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SRC Orbit 5870 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 3.2 m/Pixel:   TIF
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SRC Orbit 5889 Bild 2, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel:   TIF
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SRC Orbit 5889 Bild 3, korrigiert. Auflösung: 6 m/Pixel:   TIF
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SRC Orbit 5984 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 22 m/Pixel:   TIF
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SRC Orbit 6042 Bild 4, korrigiert. Auflösung: 34 m/Pixel:   TIF
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SRC Orbit 6042 Bild 5, korrigiert. Auflösung: 34 m/Pixel:   TIF
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Stand: 18.07.2012

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