Die NASA-Kometensonde
'Deep Impact', die im Frühling 2005 ein massives Projektil zur Kollision mit dem Kometen
Tempel 1 führte, ist endgültig auf neuem Kurs. Die erweiterte Mission der voll funktionstüchtigen Raumsonde, hat im Sommer 2007 nun die letzten Hürden genommen, um als 'Mission of Opportunity' im Rahmen des NASA
'Discovery Program' neue Aufgaben zu erfüllen. Die Sonde wird am 5. Dezember 2008 einen weiteren Kometen passieren. Primäres Ziel dieser erweiterten Mission zum Kometen
Boethin ist die Überprüfung der mit den wissenschaftlichen Instrumenten von 'Deep Impact' bei Tempel 1 gewonnenen Daten.
Auf dem Weg zu ihrem neuen Rendezvous wird die Sonde nicht untätig sein. Die im August 2007 endgültig bewilligte erweiterte Mission ist als Doppelpack ausgelegt und hebt 'Deep Impact' in den Status einer weiteren Weltraummission zur Erforschung von Exoplaneten (
planeten.ch berichtete). Von Januar bis Mai 2008 wird die Sonde bereits bekannte Transitplaneten beobachten, deren Durchgänge vor ihrem Heimatstern präzise vermessen und nach weiteren planetaren Objekten in diesen extrasolaren Systemen suchen.
Die NASA hatte bereits im April 2005 in Aussicht gestellt, dass 'Deep Impact' nach Abschluss seiner Primärmission im Rahmen einer Ausschreibung als 'Mission of Opportunity' (MO) des 2005er NASA 'Discovery Program' für andere wissenschaftliche Ziele genutzt werden könne. Erstmals war mit dieser Ankündigung die Ausgestaltung und Finanzierung der erweiterten Mission einer Raumsonde nicht unmittelbar festgelegt. Sollte 'Deep Impact' funktionstüchtig bleiben, war ihre Zukunft davon abhängig, welche Vorschläge seitens der Wissenschaft formuliert werden konnten, wie deren Nutzen in direkter Konkurrenz beurteilt werden würde und ob inkl. Missionsmanagement, Sondensteuerung und Datenauswertung der für MO vorgegebene Rahmen von 35 Mio $ eingehalten werden könnte
'Deep Impact' überstand den Vorbeiflug an Tempel 1 im Juli 2005 in bester Verfassung und die NASA sorgte unmittelbar danach mit einer Flugbahnanpassung ihrer Kometensonde dafür, ihre Ankündigung einzulösen. Mit dieser insgesamt sechsten Kurskorrektur holte die amerikanische Raumfahrtbehörde ihre Sonde auf eine Flugbahn zurück ins innere Sonnensystem, die sie am 31. Dezember 2007 zu einem Vorbeiflug an der Erde führt. 'Deep Impact' wurde für die weitere wissenschaftliche Nutzung freigegeben [1].
Bereits frühzeitig war klar, dass sich das Konsortium der Primärmission von 'Deep Impact' um die Führung einer erweiterten Mission bewerben würde. Bereits im Herbst 2005 wollten die Teammitglieder unter der Führung von
Mike A'Hearn ihren Missionsvorschlag zur Beobachtung des Kometen Boethin einreichen [2]. Am 30. Oktober 2006 verkündete die NASA schliesslich, dass das Konzept der University of Maryland, NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) und des industriellen Partners Ball Aerospace & Technologies Corporation in einem ersten Selektionsschritt als einer von drei Vorschlägen für eine MO ausgewählt worden war. Der Projektvorschlag 'EPOXI' erhielt eine erste Finanzierung von 250.000 $ zur Ausarbeitung des abschliessenden Konzepts. Das eingereichte Konzept besteht aus zwei unabhängigen Einzelmissionen: EPOXI (Extrasolar Planet Observation and Deep Impact Extended Investigation) = EPOCh + DIXI. Dabei steht EPOCh für 'Extrasolar Planet Observations and Characterization', DIXI für 'Deep Impact eXtended Investigation'. Während A'Hearn als Principal Investigator für DIXI verantwortlich zeichnet, führt in dieser Funktion
Leo Drake Deming vom Goddard Space Flight Center (GSFC) das Teilprojekt EPOCh [3].
EPOCh wird sich während des Anflugs auf den Kometen Boethin zwischen Januar bis Mai 2008 des leicht defokussierten 30 cm Teleskops der Raumsonde bedienen, das zusammen mit der Multispektralkamera (SIM) das
High-Resolution Instrument (HRI) bildet. Für exakte Transitbeobachtungen extrasolarer Planeten erweist sich die Unschärfe der Kamera als Vorteil, da das für photometrische Untersuchungen eingefangene Licht auf mehrere Lichtzellen (Pixel) der CCD-Sensoren verteilt wird. Die Lichtsammelleistung der Sensoren wird damit über einen längeren Zeitraum gewährleistet, bevor die Sättigung erreicht ist und die CCDs ausgelesen werden müssen [4].
Im April 2007 überwies die NASA eine weitere Tranche von 500.000 $, die es dem EPOXI-Team ermöglichten, eine detaillierte Kalkulation und Ressourcenplanung zu erarbeiten. Zu diesem Zeitpunkt befand sich das Projekt im Statusübergang von 'Formulation: Phase A (mission and systems definition)' zu 'Formulation: Phase B (preliminary design)'. EPOCh selbst sollte nun drei massive 'Hot Jupiter' in nahen Sternsystemen beobachten [5].
Die Sensitivität der Instrumente von 'Deep Impact' ist dabei besser als alles, was z. Zt. auf dem Erdboden oder im Weltraum an Instrumentenkapazität zur Verfügung steht. Die Beobachtung einer Reihe bekannter Transit-Exoplaneten hat folgende theoretisch erreichbare Ziele:
1. die Isolierung des reflektierten Lichts der Planeten, die Bestimmung ihrer atmosphärischen Temperaturen und die Messung von Wolkenstrukturen,
2. die Entdeckung möglicher Monde und Ringe der Exoplaneten über die präzise Vermessung der Lichtveränderung zu Beginn und Ende des Transits,
3. die direkte Entdeckung von Transits weiterer kurzperiodischer Planeten in den beobachteten Systemen bis hinunter zur Grösse von terrestrischen Planeten,
4. der indirekte Nachweis weiterer Planeten mit längeren Umlaufperioden bis hinunter zur Masse terrestrischer Planeten durch die exakte Bestimmung von Abweichungen der Zeitpunkte des Transits des bekannten Planeten, die auf gravitativen Störungen beruhen (sog. 'Transit Timing' Methode)
5. Vermessungen des irdischen Atmospärenspektrums im mittleren Infrarot als Vergleichsskala für zukünftige Untersuchungen extrasolarer Atmosphären
Am 3. Juli 2007 gab die NASA endgültig grünes Licht für EPOXI [6]. Beide Teilprojekte des Missionsvorschlags passierten damit den zweiten Selektionsschritt für die Auswahl einer Mission of Opportunity. Die Sonde 'Deep Impact' wird bis zu ihrem Fly by Manöver intensiven Checks unterzogen [7].
Die letzten Details über das Projekt EPOCh stellte Deming der Fachöffentlichkeit während des
2007 Michelson Summer Workshop: 'Planetary Transits - Detection to Characterization' vor, der vom 23. – 27. Juli 2007 im kalifornischen Pasadena stattfand. Neben dem EPOCh-Team, zu dem als Stellvertreter Demings auch der bekannte Exoplanetenforscher
David Charbonneau vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) gehört, stellte Deming
auf dem Workshop am 26. Juli auch die Zielsysteme vor. Aus den ursprünglich drei Systemen
XO-1,
TrES-2 und
HD 189733 wurde letzterer jüngst von der Beobachtungsliste genommen. Als weitere Kandidaten kommen die Systeme
GJ 436,
TrES-3,
TrES-4,
XO-2 oder andere in Frage. Bis auf TrES-2 liegen diese Transit-Planeten ausserhalb des Kepler-Beobachtungsfelds, um Redundanzen zu vermeiden [8].
Das Team um Deming und Charbonneau hat Erfahrung darin, weltraumgestützte Teleskope für die Erforschung extrasolarer Planeten an die Grenzen ihres ursprünglichen Designs zu führen. Die beiden Partner hatten 2005 unabhängig voneinander
mit dem Spitzer Space Telescope erste spektrale Messungen der Transitplaneten
HD 209458 b und
TrES-1 b vorgenommen und dabei die Technik des Differenzabzugs von primärem und sekundären Transit entwickelt.
Mit den aufgestellten Zielen hat das Team eine ehrgeizige Agenda formuliert. Die Erfolge ihrer vergangenen Projekte versprechen Hochspannung für die ab Mitte 2008 zu erwartenden Veröffentlichungen.
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[1] NASA/JPL/University of Maryland:
NASA Announces Deep Impact Future Mission Status (2005-07-20)
Planetary Society:
Deep Impact Sets a New Course as Tempel 1 Returns to Normal (2005-07-20)
[2] Planetary Society:
Special Coverage of the 2005 Meeting of the Division for Planetary Sciences (2005-09-07)
[3] NASA News:
NASA Announces Discovery Program Selections (2006-10-30)
[4] newscientist.com:
Deep Impact's blurry camera may study exoplanets (2006-10-31)
Planetary Society:
Searching for Extrasolar Planets with Deep Impact (2006-11-03)
[5] NASA/GSFC:
Deep Impact Extended Mission Could Probe Deeper Into Solar System Origin (2007-04-05)
[6] NASA/JPL:
NASA Gives Two Successful Spacecraft New Assignments (2007-07-03)
Centauri Dreams:
Extended Mission to Study Extrasolar Planets (2007-07-10)
National Space Science Data Center:
Deep Impact (2007-07-27)
[7] NASA/JPL/RAPS:
Resource Allocation Review Board
[8] EPOXI (EPOCh),
Vortrag von L. Drake Deming (Michelson Summer Workshop 2007)
