JUICE

Die wissenschaftlichen Instrumente

Übersicht: Instrumente an Bord von JUICE
Die Grafik zeigt die Position der wissenschaftlichenb Experimente in bzw. an der JUICE-Sonde an.
Bild: 1/9, Credit:

ESA ATG Medialab

Letzte Kontrolle der Instrumente
Ingenieure vom DLR-Institut für Planetenforschung begutachteten Anfang März 2023 am Startplatz Kourou (Französisch Guyana) ein letztes Mal die Instrumente GALA und JANUS. Sie sind im „Bus“ der betankt knapp sechs Tonnen schweren Raumsonde zusammen mit den anderen optischen Instrumenten MAJIS, SWI, UVS sowie dem Teilchendetektor PEP untergebracht. Die Teleskopöffnung von GALA mit dem goldglänzenden Spiegel befindet sich genau zwischen den beiden DLR-Mitarbeitern, die zuvor allerletzte, wenige Staubteilchen entfernt hatten. Rechts und links am Bildrand sind die zusammengefalteten Solarpanele von JUICE zu erkennen.
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ESA

RIME-Eisdurchdringungsradar im Test
Ein Modell im Maßstab 1:18 der RIME-Dipolantenne der JUICE-Mission ist auf einem vereinfachten Raumfahrzeugmodell während Tests in der HERTZ-Anlage des Europäischen Zentrums für Weltraumforschung und -technologie (ESTEC) in Noordwijk, Niederlande montiert. Der dünne, nach vorne und nach hinten ausgerichtete Stab hat auf der Raumsonde eine Länge 16,60 Metern. RIME ist ein Eisdurchdringungsradar, mit dem die unterirdische Struktur der großen Jupitermonde aus der Ferne untersucht werden soll.
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ESA/ M.Cowan

An Bord der JUICE-Sonde befinden sich zehn Instrumente: vier davon dienen der optischen Fernerkundung, drei sind für geophysikalische Messungen vorgesehen und weitere drei untersuchen die Magnetosphäre. Komplettiert werden diese durch das von den Niederlanden organisierte Antennen-Netzwerk, mit dem der Orbit der JUICE-Sonde im Jupitersystem genau vermessen werden kann. Dieses Instrument – PRIDE – befindet sich nicht an Bord der Sonde, bildet aber ein zusätzliches, für die Präzision vieler Messungen sehr wichtiges Experiment. Damit sind Rückschlüsse auf das Gravitationsfeld von Jupiter und seinen großen Monden möglich.

Optische Instrumente

  • Kamera JANUS (Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator, lateinisch für „umfassende Beobachtung des Jupiter, seiner Liebschaften und Nachkommen“)
    JANUS besitzt 13 engbandige Farbfilter und kann damit das Jupitersystem in einem weiten Wellenlängenspektrum (350-1.050 Nanometer) untersuchen. Ziele sind die Kartierung der globalen, regionalen und lokalen Struktur und Form der Eismonde sowie die Untersuchung der Wolkenstrukturen Jupiters. Weiteres Ziel ist die Beobachtung der kleinen Monde und der Ringe des Jupiters. JANUS wird Ganymed komplett mit einer Auflösung von 70 Metern pro Bildpunkt (Pixel) erfassen. Die beste Auflösung bei den nahen Vorbeiflügen an den Eismonden liegt bei fünf Metern pro Pixel.
    Der wissenschaftliche Leiter des Experiments ist Dr. Pasquale Palumbo von der Parthenope-Universität Neapel. Sein Stellvertreter ist Dr. Thomas Roatsch vom DLR-Institut für Planetenforschung.
  • Abbildendes Spektrometer MAJIS (Moons and Jupiter Imaging Spectrometer)
    MAJIS kann seine Ziele gleichzeitig in vielen Wellenlängenbereichen beobachten. Das Spektrum reicht dabei vom sichtbaren Licht (500 Nanometer) bis ins nahe Infrarot (5,5 Mikrometer). Die Ziele von MAJIS sind die gleichen wie von JANUS. Hauptsächlich geht es darum, die stoffliche Zusammensetzung der Oberflächen der Monde und der Jupiter-Atmosphäre zu bestimmen. Die beste räumliche Auflösung am Ganymed wird bei 25 Metern pro MAJIS-Bildpunkt liegen.
    Der wissenschaftliche Leiter des Experiments ist Francois Poulet vom Observatoire de Paris Meudon. Das DLR ist durch Dr. Katrin Stephan vom Institut für Planetenforschung im Wissenschaftsteam vertreten.
  • UV-Spektrometer UVS
    UVS untersucht in den Wellenlängen des ultravioletten Lichts (55-210 Nanometer) die Atmosphäre des Jupiter und der Exosphären – die hauchdünnen Atmosphären – der Jupitermonde. Für die Untersuchung der Exosphären wird UVS vor allem Sternbedeckungen nutzen, wenn ein Jupitermond vor einem Stern des kosmischen Hintergrunds vorbeizieht und dessen Licht beim Durchgang durch die Mond-Exosphäre spektrale Veränderungen und Abschwächungen erfährt. Die beste räumliche Auflösung an Ganymed wird 0,5 Kilometer pro Bildpunkt betragen.
    Der wissenschaftliche Leiter des Experiments ist Dr. Randy Gladstone vom Southwest Research Institute in Boulder/USA.
  • Sub-Millimeter-Wellen Experiment SWI
    SWI wird die Exosphären und die Oberflächen der Eismonde untersuchen. Eine weitere Aufgabe ist die Untersuchung der Zusammensetzung und Dynamik der Stratosphäre und Troposphäre Jupiters. Es besteht aus zwei Kanälen um 520 Mikrometer (Frequenzen von 530 bis 625 Gigahertz) und 250 Mikrometer (1.080-1.275 Gigahertz) mit einer spektralen Auflösung von 107 gemessen werden.
    Der wissenschaftliche Leiter des Experiments ist Dr. Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen.

Geophysikalische Instrumente

  • Laser Altimeter GALA (Ganymed Laser Altimeter)
    GALA wird sehr präzise - über die Laufzeit von auf die Monde gerichteten Laserpulsen - die Höhenunterschiede und damit die Topographie auf der Oberfläche der großen Eismonde messen. Das erfolgt bei Europa und Callisto bei einzelnen Vorbeiflügen. Bei Ganymed kann dies im sogenannten GCO500-Orbit (Ganymede Circular Orbit) in 500 Kilometern Höhe über der Oberfläche des Mondes flächendeckend erfolgen. Damit ist es möglich, Veränderungen durch Gezeitendeformation festzustellen. So werden Rückschlüsse auf die Existenz eines Ozeans unter der Oberfläche möglich sein.
    Der wissenschaftliche Leiter des Experiments ist Dr. Hauke Hußmann vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof.
  • Radar RIME (Radar for Icy Moons Exploration)
    Mit diesem Radar-Experiment können Forschende bei der verwendeten Frequenz von neun Megahertz bis zu neun Kilometer tief unter die Oberfläche der Eismonde schauen. Beobachtungen erfolgen sowohl während der Vorbeiflüge an den Eismonden als auch im niedrigen Ganymed-Orbit aus 500 Kilometern Höhe. Sie können damit weitere Hinweise auf die Existenz eines Ozeans geben.
    Der wissenschaftliche Leiter des Experiments ist Dr. Lorenzo Bruzzone von der Universität Trient in Italien.
  • Radiowissenschaftenpaket 3GM (Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons)
    Mit diesem Experiment kann das Gravitationsfeld der Eismonde mit zwei unabhängig voneinander eingesetzten Einheiten (Ka-Band-Transponder und ultrastabiler Oszillator) sehr präzise vermessen werden. Damit sind Rückschlüsse auf die innere Struktur der Eismonde und die Existenz eines Ozeans möglich. Des Weiteren wird 3GM auch die Struktur der neutralen Atmosphäre und der Ionosphäre des Jupiters hochgenau erfassen.
    Der wissenschaftliche Leiter des Experiments ist Dr. Luciano Iess von der Universität Sapienza in Rom.

Magnetosphäreninstrumente

  • Magnetometer J-MAG (JUICE Magnetometer)
    Das Magnetometer untersucht das interne Magnetfeld des Jupiters und seine Wechselwirkung mit der Magnetosphäre. Gleichzeitig wird auch das interne Magnetfeld von Ganymed und dessen Wechselwirkung mit dem Jupitermagnetfeld untersucht. Auch aus der Struktur des Ganymed-Magnetfeldes und seiner Wechselwirkungen mit dem Magnetfeld des Jupiter können Rückschlüsse auf die Existenz eines inneren Ozeans gewonnen werden.
    Die wissenschaftliche Leiterin des Experiments ist Dr. Michele Dougherty vom Imperial College in London.
  • Teilchendetektor PEP (Particle Environment Package)
    PEP besteht aus einer Reihe von Detektoren, die sowohl positiv als auch negativ geladene Teilchen in der Magnetosphäre und in der Nähe der Eismonde vermessen können. Durch die Vielzahl der Detektoren ist es auch möglich, einen weiteren Energiebereich dieser Teilchen von weniger als 0,001 Elektronenvolt bis zu mehr als 1 Megaelektronenvolt zu untersuchen.
    Der wissenschaftliche Leiter des Experiments ist Dr. Stas Barabash von der Universität Umea in Schweden.
  • Plasmawellendetektor RPWI (Radio & Plasma Wave Investigation)
    Mit diesem Instrument kann die Strahlungsemission und die Plasmaumgebung des Jupiters und ihr Einfluss auf die hochdünnen "Exosphären" der Eismonde vermessen werden. Dabei kommen mehrere Detektoren zum Einsatz, mit denen ein weiter Frequenzbereich der Plasmawellen (20 Kilohertz bis 3 Megahertz) untersucht werden kann.
    Der wissenschaftliche Leiter des Experiments ist Dr. Jan-Erik Wahlund von der Universität Uppsala in Schweden.

ESA-Mission mit starker deutscher Beteiligung

JUICE ist die größte und umfangreichste ESA-Mission zur Erforschung der Planeten des Sonnensystems. Neben der ESA haben auch die NASA und die japanische Weltraumorganisation JAXA zur Mission beigetragen. Die ESA übernimmt die Finanzierung für die Satellitenplattform, den Start mit der Ariane-5-ECA-Rakete sowie den Betrieb der Sonde. Die Finanzierung für die wissenschaftlichen Nutzlasten für JUICE werden zum größten Teil von den nationalen Raumfahrtagenturen und den beteiligten Instituten selbst getragen. Neben den Experimenten JANUS, SWI und GALA fördert die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR mit dem Teilchenspektrometer Particle Environment Package (PEP), dem Jupiter-Magnetometer (J-MAG), dem Radar-Instrument Radar for Icy Moons Exploration (RIME) und einem Instrument zur Radiosondierung der Jupiteratmosphäre (3GM) weitere deutsche wissenschaftliche Beiträge aus dem Nationalen Raumfahrtprogramm.

Kontakt

Falk Dambowsky

Leitung Media Relations, Presseredaktion
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Kommunikation
Linder Höhe, 51147 Köln
Tel: +49 2203 601-3959

Ulrich Köhler

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Planetenforschung
Rutherfordstraße 2, 12489 Berlin

Martin Fleischmann

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Deutsche Raumfahrtagentur im DLR
Kommunikation & Presse
Königswinterer Str. 522-524, 53227 Bonn
Tel: +49 228 447-120

Dr. Hauke Hußmann

Abteilungsleiter
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Planetenforschung
Abteilung Planetengeodäsie
Rutherfordstraße 2, 12489 Berlin

Dr. Thomas Roatsch

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Planetenforschung
Rutherfordstraße 2, 12489 Berlin

Dr. Katrin Stephan

Institut für Planetenforschung
Institut für Planetenforschung

Christian Chlebek

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Deutsche Raumfahrtagentur im DLR
Erforschung des Weltraums
Königswinterer Str. 222-224, 53227 Bonn