JUICE: Nächste Schritte vorm Start ins All

Die ESA-Raumsonde ist auf dem Sprung: Zunächst geht es zum Startplatz in Kourou; im April beginnt die Reise zum Jupiter und seinen Eismonden.

Etwa drei Monate vor Beginn ihrer acht Jahre währenden Tour ins Jupitersystem steht der ESA-Raumsonde Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) in den nächsten Wochen zunächst eine kürzere - und deutlich irdischere - Reise bevor. Anfang Februar bricht die Sonde von Toulouse (Frankreich) zu ihrem südamerikanischen Startplatz in Kourou (Französisch-Guayana) auf. Schon heute wurde JUICE offiziell in den Räumlichkeiten von Airbus in Toulouse verabschiedet – und mit ihr das Submillimeter Wave Instrument (SWI), das unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelt und gebaut wurde, sowie das Particle Environment Package (PEP), zu dem das MPS beigetragen hat. Im Jupitersystem angekommen, werden beide Instrumente helfen, den Gasriesen und seine großen, möglicherweise lebensfreundlichen Monde genauer als je zuvor zu erkunden. Aktuell bereiten sich die wissenschaftlich-technischen Teams am MPS auf die Inbetriebnahme der Instrumente in den Wochen und Monaten nach dem Start vor.

Noch drei Wochen, bis JUICE zum Startplatz reist; noch etwa drei Monate, bis JUICE ins All startet; noch acht Jahre, bis JUICE ihr Ziel, das Jupitersystem, erreicht…. Was sich nach viel, viel Wartezeit für die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler anhört, ist in Wirklichkeit ein Countdown. Zwar haben die Instrumente und Sensoren, die das MPS zur JUICE-Mission beisteuert, ihren Göttinger Entstehungsort bereits 2021und 2020 verlassen und längst ihren Platz an Bord der Sonde eingenommen. Doch von abwartender Ruhe ist am MPS keine Spur.

„Wir bereiten uns schon jetzt auf die ersten Messungen im All vor, testen Software und simulieren verschiedene Betriebsmodi“, erklärt Dr. Paul Hartogh vom MPS, wissenschaftlicher Leiter des SWI-Teams. Dabei kommen auch die Flugersatzeinheiten, die baugleichen Zwillinge der Instrumente, die als Referenz am Boden verbleiben, zum Einsatz. Schließlich werden die Weltrauminstrumente nicht erst 2031 bei ihrer Ankunft im Jupitersystem angeschaltet. „Der erste Meilenstein ist die Inbetriebnahme der Instrumente in den Wochen und Monaten nach dem Start“, so MPS-Wissenschaftler Dr. Norbert Krupp vom PEP-Team. Einige Monate wird es dauern, bis nach und nach jedes der insgesamt zehn JUICE-Instrumente zeigen darf, dass es auch unter Weltraumbedingungen reibungslos funktioniert.

Ein zehnfacher Blick auf Jupiters Eismonde

JUICE ist zwar nicht die erste Mission, die Jupiter und einige seiner Monde aus der Nähe erforscht; mit insgesamt zehn Instrumenten trägt die Sonde aber die umfassendste Instrumentierung an Bord, die je im äußeren Sonnensystem zum Einsatz kam. Ein weiterer Unterschied zu Vorgängermissionen wie Juno und Galileo: JUICE richtet ihr Hauptaugenmerk auf die großen, eisbedeckten Monde Europa, Ganymed und Kallisto. SWI etwa wird unter anderem die Atmosphären des Jupiters und der Eismonde untersuchen und einen genauen Blick auf die thermophysikalischen Eigenschaften ihrer Eiskrusten werfen. Dafür untersucht das Spektrometer die Wärmestrahlung, die diese Körper ins All abgeben. Das Instrumentenpaket PEP, für das die wissenschaftlich-technischen Teams am MPS den Jovian Electron and Ion Sensor (PEP-JEI) entwickelt und gebaut haben, misst die energetischen geladenen Teilchen in der Umgebung des Gasriesen und seiner Monde. Dies erlaubt unter anderem Rückschlüsse auf die Entstehung des Jupitersystems. 

Eine der spannendsten Fragen, welche die Forscherinnen und Forscher dabei umtreibt, ist die nach der Lebensfreundlichkeit der Monde Europa, Ganymed und Kallisto. Beherbergen sie tatsächlich, wie Messungen früherer Missionen vermuten lassen, verborgen unter ihren dicken Eiskrusten flüssige Ozeane? Die starken Gezeitenkräfte des Jupiters, die das Innere der Monde geradezu durchwalken, könnten die notwendige Wärme dafür bieten. Vom Jupitermond Europa ist bekannt, dass durch Ritzen und Gräben in der Eiskruste Fontänen aus Wasser ins All entweichen.

Ganymed bietet noch weitere Qualitäten. Mit einem Durchmesser von mehr als 5260 Kilometern ist er nicht nur der größte Mond im Sonnensystem, sondern stellt sogar den innersten Planeten Merkur in den Schatten. Er ist der einzige bekannte Trabant, der ein eigenes Magnetfeld erzeugt, und Messungen des Weltraumteleskops Hubble deuten sogar auf eine sehr dünne Atmosphäre aus Sauerstoff und Wasserstoff hin. Nach mehreren Vorbeiflügen an Europa, Ganymed und Kallisto soll JUICE gegen Ende der Mission deshalb in eine Umlaufbahn um den Riesenmond einschwenken.

„Ganymed, Europa und Kallisto muten fast schon wie eigenständige Planeten an und bieten wahrscheinlich einige Voraussetzungen, die für das Entstehen von Leben notwendig sind“, so MPS-Direktor Prof. Dr. Thorsten Kleine, Leiter der Abteilung für Planetenwissenschaften.

Von Europa nach Südamerika – und von dort ins All

Bis JUICE den Ganymed umrundet, vergehen allerdings noch viele Jahre. Zunächst steht der Umzug von Airbus in Toulouse (Frankreich), wo JUICE in den vergangenen Monaten die letzten Tests durchlaufen hat, zum Startplatz an: Anfang Februar begibt sich die Raumsonde per Flugzeug auf ihre transatlantische Reise zum Guiana Space Center der ESA in Französisch-Guayana. Der Start ist für April vorgesehen.