In­stru­men­te der Dawn-Missi­on

Das Spektrometer für sichtbares Licht und infrarote Strahlung (VIR - Visual and Infrared Spectrometer)

Das Spektrometer für sichtbares Licht und infrarote Strahlung (VIR) ist – neben dem deutschen Kamerasystem – der zweite europäische Beitrag zur US-amerikanischen Dawn-Mission. Das Spektrometer vermisst die asteroideneigene Wärmestrahlung (Infrarot) sowie das vom Asteroiden reflektierte Sonnenlicht in Wellenlängen des sichtbaren Lichts und des nahen Infrarot. Aus diesen Daten können die Wissenschaftler viel über die chemische und mineralogische Zusammensetzung von Gestein, Staub und Eis auf der Oberfläche der Asteroiden lernen.

Herz des Spektrometers ist eine Anordnung von Quecksilber-Cadmium-Tellur-Photodioden, die auf minus 203 Grad Celsius heruntergekühlt sind. Diese Dioden können infrarote Strahlung zwischen 0,95 und 5,0 Mikrometer Wellenlänge erfassen – das ist der Bereich mit den meisten „Farb-Fingerabdrücken“ gesteinsbildender Minerale. Ein CCD-Chip erfasst zusätzlich das an UV und Infrarot angrenzende sichtbare Licht zwischen 0,25 und 1,0 Mikrometer.

Das Dawn-Spektrometer VIR wurde federführend vom italienischen Instituto Nazionale Di Astrofisica (INAF) in Rom mit Unterstützung der Agenzia Spaziale Italiana (ASI) entwickelt. VIR ist eine technische Modifikation der Spektrometer auf Rosetta und Venus Express. Zudem nutzt es wesentliche technische Details des Spektrometers für sichtbares und infrarotes Licht, das auf der Raumsonde Cassini-Huygens eingesetzt wird (Erforschung des Saturn und seiner Monde).

Der Gammastrahlen- und Neutronendetektor (GRaND – Gamma Ray and Neutron Detector)

Der Gammastrahlen- und Neutronendetektor (GRaND) vermisst ebenfalls die chemische Zusammensetzung der Oberflächen von Vesta und Ceres. Insbesondere wollen die Wissenschaftler mit GRaND erfahren, wie häufig radioaktive Elemente auf beiden Asteroiden vorkommen und wie hoch der Wasseranteil beider Körper ist. Der Detektor vermisst zum einen Neutronen und Gammastrahlung, die beim immerwährenden Aufprall kosmischer Strahlung auf die ungeschützten Asteroiden frei werden. Zum anderen detektiert er Gammastrahlung, die beim spontanen Zerfall radioaktiver Elemente entsteht.

GRaND erfasst die Gammastrahlung mit Hilfe eines Bismut-Germanium-Kristalls. Das elektronische Wechselwirkungssignal der Strahlung im Kristall ist sehr schwach und wird durch einen Photoelektronenvervielfacher verstärkt. Zusätzlich wird ein Cadmium-Zink-Tellur-Halbleiterkristall getestet.

Die Neutronen werden mit Hilfe spezieller Szintillatoren erfasst: Durchquert ein Neutron solch einen Szintillator, entsteht Gammastrahlung, die ebenfalls mit Hilfe der Kristalle des Detektors erfasst wird.

Das Dawn-Instrument GRaND wurde vom US-amerikanischen Los Alamos National Laboratory (LANL) entwickelt und gebaut. Seine technische Konfiguration basiert auf ähnlichen Instrumenten, die zuvor auf den NASA-Missionen Lunar Prospector und Mars Odyssey zum Einsatz kamen.