Erst Häuser, dann Jupitermond

Diese Aufnahmen zeigen Gebäude der Arizona State University in Tempe zu drei verschiedenen Tageszeiten. Ein spezieller Thermalsensor enthüllt, wie sich die Hauswände und Dächer je nach Sonnenstand aufheizen. Die dafür verwendete Wärmebildkamera soll sich in zwei Jahren auf den Weg in Richtung Jupiter machen und dort dessen Mond Europa scannen. Auf dem Dach der Universität wurde sie nun erstmals getestet.

Im Oktober 2024 soll sich die Raumsonde „Europa Clipper“ im Rahmen einer NASA-Mission auf den Weg zum Gasriesen Jupiter machen. Ihre Aufgabe wird es sein, den Jupitermond Europa durch mehrere Vorbeiflüge genauer zu untersuchen und insbesondere herauszufinden, ob der subglaziale Ozean dieses Eismonds lebensfreundliche Bedingungen bieten könnte. Um diese Aufgabe zu bewältigen, wird die Europa Clipper mit etlichen Instrumenten ausgestattet.

Infrarotblick auf den Eismond

Eines dieser Messinstrumente ist das Europa Thermal Emission Imaging System (E-THEMIS). Es soll die Wärmesignatur des Jupitermonds mittels Infrarot-Messungen untersuchen. „Die Oberfläche von Europa ist extrem kalt, aber der Ozean darunter besteht aus warmem, flüssigem Wasser. Wenn dieses Wasser durch Risse und Öffnungen an die Oberfläche kommt, kann E-THEMIS es dort erkennen“, sagt Philip Christensen von der Arizona State University, der die Entwicklung des Thermaldetektors leitet.

„Selbst wenn das Wasser schon vor vielen Jahren an die Oberfläche gekommen ist, ist das Eis dort immer noch warm. Anhand der Temperaturbilder wird E-THEMIS eine hervorragende Möglichkeit bieten, die geologische Aktivität von Europa zu untersuchen“, so Christensen weiter.

„Exzellent fokussiert“

Um E-THEMIS unter Realbedingungen zu testen, haben die Forscher die Wärmebildkamera nun erstmals auf das Dach ihres Laborgebäudes gebracht. Als „Generalprobe“ des Thermaldetektors nahmen sie die Wärmesignatur des Universitäts-Campus auf. „Unser Team hat Monate damit verbracht, einen transportablen Reinraum zu entwickeln, damit wir E-THEMIS auf das Dach des Gebäudes transportieren und dort in einer kontrollierten Umgebung Daten sammeln können“, sagt Christensen.

Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Die Wissenschaftler veröffentlichten drei kolorierte Infrarot-Bilder des Campus, die zu unterschiedlichen Tageszeiten aufgenommen wurden. Die Scans zeigen unter anderem das Football-Stadion des Universitätsteams Sun Devils und den charakteristischen Berg Hayden Butte, der aufgrund des darauf installierten Buchstabens auch „A“-Mountain genannt wird.

Die Bilder wurden um 12:40 Uhr, 16:40 Uhr und 18:20 Uhr aufgenommen und zeigen, wie die von der Sonne aufgeheizten Gebäude und die Landschaft im Laufe des Nachmittags abkühlen. Besonders beeindruckend ist laut den Forschern auch die Tatsache, dass in dem über einen Kilometer weit entfernten Stadion noch Tribünen-Beschriftungen lesbar sind. „Das Instrument hat hervorragend funktioniert und ist exzellent fokussiert“, so Christensen.

Vibrations- und Vakuumtests

Bevor E-THEMIS Teil der Raumsonde Europa Clipper wird, muss es allerdings noch weitere Tests bestehen. Als nächstes soll sichergestellt werden, dass die Instrumente den Raketenstart überstehen und anschließend auch unter Weltraum-Bedingungen funktionieren.

„Der Start ist eine der stressigsten Phasen für jedes Raumfahrzeug oder Instrument. Wir wollen sichergehen, dass E-THEMIS diesen überleben wird. Dafür werden wir es einer Reihe von anspruchsvollen Vibrationstests unterziehen, um die Startbedingungen zu simulieren“, erklärt Christensen. „Außerdem werden wir es in einer Vakuumkammer testen, um sicherzustellen, dass es im luftleeren Weltraum ordnungsgemäß funktioniert.“

Wenn E-THEMIS all diese Tests besteht, wird es in das Jet Propulsion Laboratory der NASA im Kalifornischen Pasadena gebracht. Dort wird der Thermaldetektor schließlich in die Raumsonde Europa Clipper integriert. Nach dem geplanten Start im Herbst 2024 sollen die Vor-Ort-Untersuchungen des Jupiter-Mondes dann im Jahr 2030 beginnen.

Quelle: Arizona State University