Wie werden Planetenkarten erstellt?

Karten der Himmelskörper werden aus zahlreichen Fotos und Höhenvermessungsdaten zusammengestellt. Wenn wir wissen wollen, wie die Landschaftsformen aussehen, ist es am sinnvollsten, solche Fotos zu machen, auf denen die Schatten des abfotografierten Gebiets lang sind, z.B. kurz vor dem dortigen Sonnenuntergang. Die Schatten stellen die Höhe der Landschaftsformen gut dar. Die Fotos müssen genauestens aneinandergepasst werden, wie etwa beim Puzzle-Spiel.

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Basho. MESSENGER Mercury Dual Imaging System (MDIS). NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.

 

Früher hat man das mit der Hand gemacht, heute erledigen aber schon Rechner diese mühsame Arbeit. Auf den Fotos, die in den Mittagsstunden gemacht worden sind, gibt es kaum Schatten zu sehen, sie zeigen dafür aber, wie hell das Material ist, aus dem die Oberfläche besteht. Die Raumsonden sind in der Regel mit zwei verschiedenen Kameras ausgestattet. Eine davon ist eine Weitwinkelkamera, damit sie mit einer einzigen Aufnahme schon möglichst viel von der Oberfläche zeigen kann. Die zweite Kamera ist ein Teleobjektiv, also fast wie ein Fernglas. Sie kann eine Nahaufnahme im selben Gebiet machen. Wenn möglich, dasselbe Gebiet wird bei einem anderen Sonnenstand – also bei einer anderen Beleuchtung – auch abfotografiert. Allerdings decken solche Nahaufnahmen nicht den ganzen Planeten ab. Die Forscher wählen im Vorfeld bestimmte Gebiete aus, die sie für interessant halten, und richten die Kamera dorthin.

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Mars Viking Orbiter 1 Mosaic. Jet Propulsion Laboratory and the Astrogeology Branch, U.S. Geological Survey, ca. 1968; gelatin silver print mosaic, San Francisco Museum of Modern Art

Die Höhenvermessung für topografische Karten erfolgt entweder mit Laser- oder mit Radartechnik. Die Raumsonde umkreist den Planeten und schickt ein Laser- oder Radarsignal auf das Gebiet unter ihr. Von dort wird das Signal reflektiert, und von einem Messgerät an der Sonde bestimmt, wie lange es unterwegs war. Wenn dies lange dauert, liegt das Gebiet unter der Sonde tief; das Signal hatte ja einen längeren Weg. Wird das Signal dagegen schnell wieder aufgefangen, ist das Gebiet hoch, ein Berg also.

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Google Mars

Die Atmosphäre einiger Himmelskörper kann immer und fast auf dem ganzen Planeten nebelig (z.B. Titan) oder bewölkt sein (z.B. Venus), daher ist ihre Oberfläche aus dem All nicht sichtbar. Hier schickt die Sonde Radarwellen auf den Planeten, die auch die dicksten Wolken durchdringen können. Mithilfe der reflektierten Signale kann ein Radarbild der Oberfläche bereits erstellt werden.

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Voyager 1 http://northessexastro.files.wordpress.com/2012/06/voyager-003.jpg

Um eine Karte über die erdnahe Seite des Mondes zu erstellen, reicht ein Fernglas schon aus. Für andere Himmelskörper muss der „Fotoapparat“ jedoch an die Stelle geschickt werden. Die Raumsonde ist im Grunde ein ferngesteuerter Fotoapparat (bloß vollgepackt mit vielen weiteren Instrumenten).
Bei der ersten Erkundung der Himmelskörper fliegt die Sonde an ihnen nur vorbei, und macht in dieser Zeit so viele Bilder wie möglich (z.B. Voyager Sonden). In der nächsten Phase der Entdeckung wird eine Sonde eingesetzt, die ihre Umlaufbahn um den Himmelskörper einschlägt und ihn danach noch jahrelang umkreist, währenddessen sie viel Gelegenheit hat, auch Nahaufnahmen zu machen (z.B. Galileo und Cassini Sonden) oder sogar dasselbe Gebiet mehrmals, zu unterschiedlichen Jahreszeiten abzufotografieren (z.B. MGS, MRO).

 

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Curiosity Rover

Finden die Forscher einen Planeten besonders interessant, wird zunächst jahrelang darüber diskutiert, wo genau eine Landung stattfinden soll. Das heißt, es muss überlegt werden, welche sind die Gebiete, die nicht nur am interessantesten sind (z.B. trockengefallene Seen oder Flussbetten) sondern in denen ein sicherer Anflug auch möglich ist. Die Sonde soll bei der Landung nicht umkippen und es sollen dort keine steilen oder felsigen Bereiche geben. Gelandet wird mit ferngesteuerten Sonden, die die Oberfläche aus unmittelbarer Nähe, sogar mit einem Mikroskop untersuchen. Ist eine Sonde mit Rädern ausgestattet (sog. Rover; z.B. Lunohod, Spirit, Opportunity, Curiosity), so werden die Forschungsergebnisse noch umfassender, denn die Sonde kann auch ein größeres Gebiet befahren, statt fest an einer Stelle zu arbeiten – solange bis sie funktionsfähig bleibt (z.B. Venera, Viking).

Damit die Forscher stets wissen, wo sie sich gerade „befinden“, hat eine spezielle Gruppe der Astronomen die Aufgabe bekommen, den Oberflächenformen – wie z.B. Kratern, Bergen, Ebenen – jeweils einen Namen zu geben. Die Namen sind vielerlei, wir finden unter ihnen Wissenschaftler, Künstler, Städtenamen, Figuren und Orte aus beliebten Märchen vom Herr der Ringe bis hin zu Shakespeares Werken.

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http://planetarynames.wr.usgs.gov/

Die mit Laser oder Radar gewonnenen Höhendaten sowie die Nah- und Fernaufnahmen hat man Kinderbuch-Illustratoren und Grafikern gegeben, die daraus diese Karten gezeichnet haben, und die die unbewohnten, öde Oberflächen durch Märchenfiguren besiedeln ließen.

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