Quelltext der Seite Stardust (Sonde)

{| class="wikitable float-right" style="font-size: 95%;"
|-
| colspan="2" bgcolor="#000000" align="center" | [[Datei:Stardust artist.jpg|300px|Stardust]]
|-
! colspan="2" style="background:#CFCFCF"| Missionsverlauf
|- style="background:#EFEFEF"
| Start
| align="center" | 7. 2. 1999
|-
| Kurskorrektur DSM-1
| align="center" | 18. 1. – 22. 1. 2000
|-
| Größte Entfernung<br />von der Sonne
| align="center" | 10. 2. 2000
|- style="background:#EFEFEF"
| 1. Staubsammelphase
| align="center" | 22. 2. – 1. 5. 2000
|-
| Standbymodus nach<br />Sonnensturm
| align="center" | <!-- [[9. November|21. 11.]] – [[11. November|23. 11.]] 2000 --> <!-- Da hat sich ein Fehler eingeschlichen -->
|-
| Gravity Assist Manöver
| align="center" | 15. 1. 2001
|-
| Solare Konjunktion<br />(kein Funkkontakt zwischen<br />Stardust und Bodenstation)
| align="center" | 17. 12. – 31. 12. 2001
|-
| Kurskorrektur DSM-2
| align="center" | 18. 1. 2002
|- style="background:#EFEFEF"
| 2. Staubsammelphase
| align="center" | 5. 8. – 9. 12. 2002
|- style="background:#EFEFEF"
| Vorbeiflug und Fotografieren<br />des Asteroiden [[(5535) Annefrank|Annefrank]]
| align="center" | 2. 11. 2002
|-
| Solare Konjunktion<br />(kein Funkkontakt zwischen<br />Stardust und Bodenstation)
| align="center" | 3. 4. – 18. 4. 2003
|-
| Kurskorrektur DSM-3
| align="center" | 17. 6. 2003
|- style="background:#EFEFEF"
| Vorbeiflug [[Wild 2]]
| align="center" | 2. 1. 2004
|-
| Kurskorrektur DSM-4
| align="center" | 2. 2. 2004
|-
| Abkopplung Rückkehrkapsel
| align="center" | 15. 1. 2006
|- style="background:#DFDFEF"
| Landung Rückkehrkapsel
| align="center" | 15. 1. 2006
|-
| Reaktivierung für Stardust-NExT
| align="center" | 13. 8. 2007
|-
| Kurskorrektur DSM 1
| align="center" | 19. 9. 2007
|-
| Gravity Assist Manöver Erde
| align="center" | 14. 1. 2009
|-
| Kurskorrektur DSM 2
| align="center" | 18. 2. 2010
|- style="background:#DFDFEF"
| Vorbeiflug und Photographieren [[Tempel 1|9P/Tempel]]
| align="center" | 15. 2. 2011
|- style="background:#EFEFEF"
| Ende
| align="center" | 24. 3. 2011
|-
| colspan="2" bgcolor="#FFFFFF" align="center" | [[Datei:Stardust - orbita da sonda Stradust.png|280px|Stardust]]
|}

Die [[Raumsonde]] '''Stardust''' ({{enS}} für ''Sternenstaub'') war eine Mission der [[NASA]], die 1999 gestartet und 2011 beendet wurde. Ziel der Mission war das Einfangen von Partikeln aus der Gashülle ([[Komet#Koma|Koma]]) des vom Schweizer Astronom [[Paul Wild]] entdeckten Kometen [[Wild 2]] sowie des [[Interstellarer Staub|interstellaren Staubs]], die im Januar 2006 zur Erde zurückgebracht wurden. Für die Entwicklung und den Bau der Sonde standen im Rahmen des [[Discovery-Programm]]s zur Erforschung des [[Sonnensystem]]s 128,4&nbsp;Millionen Dollar zur Verfügung, weitere 40&nbsp;Millionen Dollar wurden für die Missionsdurchführung verwendet. Hinzu kamen Kosten für die Trägerrakete.

== Missionsziele ==
Kometen entstanden in den äußeren Bereichen des Sonnensystems. In ihnen ist vermutlich auch heute noch die [[Materie (Physik)|Materie]] enthalten, aus der die [[Planet]]en unseres Sonnensystems entstanden sind. Die Untersuchung von Kometenmaterie erlaubt damit einen Blick in die Entstehungszeit unseres Sonnensystems. Aufgrund der Beschränkungen, die für eine Sondenmission gelten, bietet eine Rückkehrmission mit gesammelten Proben deutliche Vorteile gegenüber Untersuchungen vor Ort. Speziell erwartete man von den kometaren Stardustproben Antworten
* über die mineralogische und chemische Zusammensetzung von Kometen auf Submikrometerskalen,
* inwieweit Kometen in ihrer Zusammensetzung [[Meteorit]]en oder interplanetarem Staub ähneln bzw. sich von ihnen unterscheiden,
* ob Wasser in Kometen ausschließlich in Eis gebunden ist, oder auch in hydratisierten Mineralien vorkommt,
* über Anomalien der [[Isotop]]enzusammensetzung,
* über die Natur von kohlenstoffhaltigem Material und ihren Zusammenhang mit Silikaten oder anderen Mineralien.

1993 wurde durch [[Ulysses (Sonde)|Ulysses]] erstmals nachgewiesen, dass interstellarer Staub aus der Richtung des [[Skorpion (Sternbild)|Skorpion]] durch das Sonnensystem hindurchströmt. Dies wurde durch die [[Galileo (Raumsonde)|Galileo]]-Mission 1994 bestätigt, jedoch kann man aus astronomischen Beobachtungen nur sehr ungenaue Angaben über den Aufbau und die Zusammensetzung der Staubteilchen gewinnen: es handelt sich um kleine, weitgehend unstrukturierte Teilchen – aus den Messungen könnte man zum Beispiel nicht einmal ausschließen, dass es sich um Tonerpartikel von Laserdruckern handelt. Aus diesem Grund ist die zweite Zielrichtung der Mission die Sammlung von interstellarem Staub, um Antworten zu erhalten
* über die chemische Zusammensetzung,
* über die Isotopenverhältnisse der wichtigen Elemente wie [[Kohlenstoff|C]], [[Wasserstoff|H]], [[Magnesium|Mg]], [[Silicium|Si]] und [[Sauerstoff|O]],
* über die mineralische und strukturelle Beschaffenheit,
* ob alle Teilchen Isotopenanomalien aufweisen,
* ob die [[Silicate|Silikate]] eine glasige oder eine [[kristall]]ine Struktur haben und welches Si:O-Verhältnis sie aufweisen,
* ob [[Graphit]]-Partikel häufig genug sind, um die beobachtete 0,22-µm-[[Extinktion (Astronomie)|Extinktion]] zu erklären,
* ob die Teilchen homogen aufgebaut sind, oder z.&nbsp;B. aus einem Silikatkern mit organischem Mantel bestehen,
* ob die Teilchen weitgehend identisch aufgebaut sind, oder ob es verschiedene Komponenten gibt,
* ob es Hinweise auf Veränderungsprozesse gibt, wie z.&nbsp;B. durch [[Sputtern]], Kollisionen, [[Aggregation (Chemie)|Aggregation]] oder chemische Veränderungen.

Aus dem Vergleich der Proben kann man sowohl Rückschlüsse auf mögliche Veränderungen der Zusammensetzung des heutigen interstellaren Mediums im Vergleich zur Entstehungszeit des Sonnensystems ziehen als auch Prozesse während der Entstehung des Sonnensystems identifizieren. Die vorherigen Modelle über die Zusammensetzung des interstellaren Staubs waren rein theoretischer Natur – die Stardust-Proben bieten die erste Möglichkeit eines Vergleichs mit der Wirklichkeit.

== Missionsverlauf ==
[[Datei:Asteroid 5535 Annefrank.jpg|mini|links|Asteroid Annefrank aus einer Entfernung von 3300&nbsp;km]]
[[Datei:Delta II 7426 with Stardust before launch.jpg|mini|Stardust auf seiner Delta&nbsp;II 7426 Trägerrakete kurz vor dem Start]]
[[Datei:Wild2 3.jpg|mini|links|Komet Wild&nbsp;2 aus einer Entfernung von 500&nbsp;km. (NASA/JPL)]]

Die Sonde Stardust wurde am 7.&nbsp;Februar 1999 mit einer [[Trägerrakete]] des Typs [[Delta II|Delta-II-7426]] von [[Cape Canaveral AFS Launch Complex 17|Launch Complex 17]] in [[Florida]] gestartet und in einen Sonnenorbit mit zweijähriger Umlaufzeit gebracht. Durch ein ''[[Swing-by|Gravity Assist]]''-Manöver, bei dem sich die Sonde im Januar 2001 durch einen nahen Vorbeiflug an der Erde zusätzlichen Schwung holte, wurde der Orbit auf eine zweieinhalbjährige Umlaufzeit ausgeweitet. Mit diesem Schwung führte die Sonde zwei Sonnenumkreisungen durch, bevor sie bei der erneuten Begegnung mit der Erde im Januar 2006 die Rückkehrkapsel für den Wiedereintritt ausklinkte.

Durch diese Bahncharakteristik mussten zum einen, neben kleineren Kurskorrekturen, nur vier Bahnmanöver durchgeführt werden, so dass die Sonde mit 85&nbsp;Kilogramm [[Kraftstoff|Treibstoff]] auskam. Zum anderen bestand dabei genügend Zeit, während der ersten beiden Sonnenumläufe ausreichende Mengen interstellaren Staubs zu sammeln.

Am 9. November 2000 geriet Stardust in den viertstärksten „Sonnensturm“, der seit Beginn der kontinuierlichen Beobachtungen im Jahr 1976 gemessen wurde. Durch eine starke [[Sonneneruption]] war der [[Sonnenwind]] 100.000-mal stärker als sonst, wodurch die zwölf stärksten Signale der Navigationskamera, die zur Kursbestimmung herangezogen werden, ausschließlich auf Protonenstrahlung zurückzuführen waren. Daraufhin schaltete sich die Sonde automatisch in einen Standby-Modus, der die Sonde vor Schäden bewahrte. Nachdem sich der Sonnenwind am 11. November wieder auf normale Stärke reduziert hatte, erfolgte ein Reset der [[Interplanetare Navigation|Navigationssysteme]]. Eine Überprüfung des Kamerasystems ergab keine Schäden durch die harte Teilchenstrahlung, auch die anderen Bordsysteme waren noch voll funktionsfähig.

Während des zweiten Umlaufs erfolgte am 2. November 2002 ein enger Vorbeiflug am [[Asteroid]]en 5535 [[(5535) Annefrank|Annefrank]] in nur 3.300&nbsp;Kilometer Entfernung. Die Annäherung an Annefrank diente im Wesentlichen der Vorbereitung und dem Test aller Systeme für das eigentliche Missionsziel Wild&nbsp;2.

Am 2. Januar 2004 flog Stardust schließlich in einer Entfernung von 240&nbsp;km und mit einer Relativgeschwindigkeit von 6,1&nbsp;km/s an dem Kometen Wild&nbsp;2 vorbei. Dabei schoss die Sonde mehrere Aufnahmen des Kometen und sammelte [[Komet#Koma|Komamaterial]] ein.
<div style="clear:left;"></div>

=== Landung der Kapsel ===
[[Datei:Stardust Capsule on Ground 011506.JPG|mini|Die Kapsel der Sonde kurz nach der Landung]]

Nach dem Versagen des Landefallschirms bei [[Genesis (Sonde)|Genesis]] im Jahr 2004 hatte bei der NASA eine intensive Ursachenforschung begonnen, um einen ähnlichen Fehlschlag bei Stardust möglichst zu vermeiden. Nachdem die erfolgten Untersuchungen einen simplen Herstellungsfehler als Ursache identifizierten, welcher bei Stardust nicht vorhanden sein sollte, blickte die NASA zuversichtlich der planmäßigen Landung der Stardust-Kapsel entgegen.

Am 15.&nbsp;Januar 2006 um 5:57 Uhr [[Koordinierte Weltzeit|UTC]] setzte Stardust die Landekapsel in einer Höhe von 111.000&nbsp;km aus, die einige Stunden später mit einer Geschwindigkeit von 46.400&nbsp;km/h (12,9&nbsp;km/s) in die Erdatmosphäre eintauchte, um anschließend an einem Fallschirm hängend auf der Erdoberfläche aufzusetzen. Dabei war dies die höchste Geschwindigkeit, die jemals von einem künstlichen Objekt bei dem Eintritt in die Erdatmosphäre erreicht wurde. Die Muttersonde selbst feuerte kurz nach Abstoßen der Landekapsel ihr Triebwerk und schwenkte ab, um in einem Sonnenorbit zu verbleiben.

Die Landekapsel setzte am 15.&nbsp;Januar 2006 um 10:12 Uhr UTC (11:12 Uhr [[Mitteleuropäische Zeit|MEZ]]) auf dem Gelände einer Militärbasis in [[Utah]] auf. Die gelandete Kapsel wurde kurz darauf um 10:55&nbsp;UTC (3:55&nbsp;Uhr Ortszeit) von Hubschraubern gefunden, die mit Infrarotsensoren, Peil- und Navigationsgeräten in der stockfinsteren Nacht nach der durch die Abbremsung in der Atmosphäre noch heißen Kapsel suchten. Die genauen Landekoordinaten waren 40°&nbsp;21.9'&nbsp;N,&nbsp;113°&nbsp;31.25'&nbsp;W ({{Coordinate |text=ICON0 |NS=40/21/54/N |EW=113/31/15/W |type=landmark |region=US |dim=500000 |name=Stardust Landing}}).

=== Erweiterte Mission Stardust-NExT ===
Am 29.&nbsp;Januar 2006 wurde die Muttersonde in einen „Schlafmodus“ versetzt, in dem sie auf unbestimmte Zeit verbleiben sollte. Dabei wurden lediglich einige notwendige Teilsysteme, wie die Solarpanels und die Empfangsantenne, nicht abgeschaltet, um eine potenzielle Aktivierung der Sonde zu einem späteren Zeitpunkt zu ermöglichen. Im Juli 2007 gab NASA bekannt, dass Stardust in Richtung des Kometen [[Tempel 1|Tempel&nbsp;1]] gelenkt wird. Diese erweiterte Mission wurde unter der Bezeichnung Stardust-NExT (New Exploration of Tempel) durchgeführt. Dieses Ziel konnte die Sonde lediglich fotografieren und mit Hilfe ihrer Instrumente untersuchen.<ref>[http://www.nasa.gov/home/hqnews/2007/jul/HQ_07147_Discovery_missions.html NASA Gives Two Successful Spacecraft New Assignments]</ref>

Tempel&nbsp;1 war im Juli 2005 das Ziel der Sonde [[Deep Impact (Sonde)|Deep Impact]]. Damals wurde der Impaktor der Sonde zur Kollision mit dem Kometenkern gebracht und hinterließ einen etwa 20&nbsp;m tiefen Krater auf seiner Oberfläche. Die zeitgleich am Kometen vorbeifliegende Deep-Impact-Muttersonde sollte unter anderem Aufnahmen des entstandenen Kraters erstellen, konnte diese Aufgabe jedoch nicht erfüllen, da der Krater von einer Wolke ausgetretenen Materials verhüllt wurde. Dieses wurde durch die Stardust-Muttersonde erreicht. Dazu nahm sie am 14.&nbsp;Januar 2009 bei einem [[Swing-by|Fly-By-Manöver]] mit 9.157&nbsp;km minimaler Höhe um die Erde noch einmal Schwung und zündete am 18.&nbsp;Februar 2010 für&nbsp;23 Minuten ihre Triebwerke. Der Vorbeiflug an Tempel&nbsp;1 erfolgte am 14.&nbsp;Februar 2011 EST.<ref>NASA-Bericht: [http://science.nasa.gov/headlines/y2007/26sep_next.htm?list972429 Blasting a Hole in a Comet: Take 2], 26.&nbsp;September 2007</ref><ref>FlugRevue April 2010, S.76, Schub für Stardust-NExT</ref> Am 15.&nbsp;Februar 04:39&nbsp;UTC passierte die Sonde den Kometenkern in 181&nbsp;Kilometern Abstand mit einer Geschwindigkeit von 10,9&nbsp;km/s und sendete von dem Vorbeiflug über eine Strecke von 5.000&nbsp;Kilometern insgesamt 64&nbsp;Bilder.<ref>NASA JPL [http://stardustnext.jpl.nasa.gov/mission/Spacecraft_completes_CometFlyby.html NASA's Stardust Spacecraft Completes Comet Flyby]</ref> Aufnahmen kurz vor der dichtesten Annäherung zeigen sehr gut das Gebiet um den knapp 6&nbsp;Jahre alten Einschlagkrater vom Deep Impact Impaktor. Auf den Bildern soll versucht werden, mögliche Veränderungen auf der Oberfläche zu erkennen und den Krater genauer zu untersuchen.

=== Missionsende ===
Im März 2011 wurden die letzten verbliebenen Treibstoffreserven gezündet, bis sie nach 146&nbsp;Sekunden verbraucht waren. Da bisher keine zuverlässige Methode zur Messung der Treibstoffmenge in der Schwerelosigkeit entwickelt wurde, erhoffte man sich aus den dadurch gewonnenen Daten zum Treibstoffverbrauch Optimierungsmöglichkeiten für zukünftige interplanetare Missionen ableiten zu können. Am 25.&nbsp;März 2011 um 0:33&nbsp;Uhr MEZ brach der Funkkontakt zur Sonde schließlich ab. Sie befand sich zu diesem Zeitpunkt etwa 312 Millionen Kilometer von der Erde entfernt und hatte in den mehr als zwölf Jahren ihrer Missionsdauer einen Weg von fast sechs Milliarden Kilometern zurückgelegt. Seitdem treibt die Sonde in einer Umlaufbahn um die Sonne.<ref>[http://www.astronews.com/news/artikel/2011/03/1103-026.shtml STARDUST: Missionsende nach zwölf Jahren] astronews.de (25. März 2011)</ref>

== Ergebnisse ==
Schon nach einer visuellen Sichtung des [[Aerogel]]s war klar, dass die Mission erfolgreich war. Es waren im ganzen 45&nbsp;Einschläge mit bloßem Auge sichtbar. Insgesamt fand man über 150&nbsp;Partikel, die größer als 10&nbsp;Mikrometer waren. Forscher hatten nur mit ''einem'' solchen Teilchen gerechnet. Nachdem die Partikel aus den Aerogels entfernt wurden, begann die systematische Auswertung. Dazu wurden die Aerogels in dünne Scheiben geschnitten und mit Digitalkameras fotografiert und ausgewertet.

Publikationen von Ergebnissen betrafen zuerst die dem Kometenschweif von [[Wild 2]] zuordenbaren Partikel. Besondere Erwähnung verdienen die gefundenen großen Moleküle von [[Polymer]]en, insbesondere der [[Aminosäure]] [[Glycin]].<ref>Jamie E. Elsila, et al.: ''Cometary glycine detected in samples returned by Stardust. ''Meteoritics & Planetary Science 44, Nr. 9, Seiten 1323–1330 (2009), [http://science.gsfc.nasa.gov/691/analytical/PDF/Elsila2009.pdf online] (PDF) gsfc.nasa.gov, abgerufen am 23. August 2014</ref> Auch Hinweise auf das Vorhandensein von flüssigem Wasser, nicht nur Eis, aus diesem sonnenfernen Raum waren neu.<ref>[http://earthsky.org/space/evidence-for-liquid-water-on-the-surface-of-comet-wild-2# Cecile LeBlanc: ''Evidence for liquid water on the surface of comet wild-2'', Eartsky, 7. April 2011, abgerufen am 23. August 2014]</ref> Flüssiges Wasser und Aminosäuren sind Bausteine für das Entstehen von [[Lebewesen]].

Ebenfalls begann die Suche nach interstellaren Staubteilchen. Diese stammen nicht vom Kometen Wild 2, sondern aus den Tiefen des Weltalls. Man erhofft sich, etwa 45 solcher Teilchen zu finden, erste Ergebnisse belaufen sich aber lediglich auf 4 Teilchen.<ref>[http://stardustathome.ssl.berkeley.edu/about.php Projects: Stardust@home] stardustathome.ssl.berkeley.edu, abgerufen am 16. November 2012</ref> 2014 wurden in einem [[Science]]-Artikel Beweise für den interstellaren Ursprung von 7 Teilchen vorgelegt.<ref>[http://www.sciencemag.org/content/345/6198/786.abstract Evidence for interstellar origin of seven dust particles collected by the Stardust spacecraft], abgerufen am 23. August 2014</ref><ref>[http://www.nzz.ch/1.18363266 Helga Rietz: ''Sieben Körnchen Sternenstaub''. Neue Zürcher Zeitung, 20. August 2014, S.52]</ref> Um diese aus der Fülle der Kometenpartikel zu finden, werden die ca. 1,5&nbsp;Millionen Bilder seit Anfang August 2006 auf einer Webseite der [[University of California, Berkeley|Universität von Berkeley]] ausgestellt, wo jeder Internetnutzer durch das ''Stardust@home''-Programm bei der Suche helfen kann. Mittels eines virtuellen Mikroskops (engl. ''Virtual Microscope'') können Aufnahmen analysiert werden. Das Projekt befindet sich seit Juni 2013 in Phase 6.<ref>[http://stardustathome.ssl.berkeley.edu/about.php About Stardust@Home]; [http://stardustathome.ssl.berkeley.edu/a_timeline.php Stardust Timeline] stardustathome.ssl.berkeley.edu, abgerufen am 1. August 2011</ref>
<center>
<gallery widths="220" heights="200">
Forsterite Stardust.jpg|Ein Kometenpartikel (Durchmesser: ca.&nbsp;2&nbsp;Mikrometer)
StardustCometaryImpact.jpg|Nahaufnahme der Einschlagsstelle eines Staubpartikels
Focus movie.gif|Aufnahme einer Partikelspur im Aerogel
</gallery></center>
<!--Die ersten Ergebnisse aus den Analysen der Partikel sind auf jeden Fall sensationell. Sie zeigten Spuren von [[Organische Chemie|organischen Mittel]], einschließlich zwei, die biologisch verwendbaren Stickstoff enthalten. Es gab auch Spuren von großer Hitze. Das ist in Übereinstimmung mit Modellen für das Mischen des Materials von den heißen und kalten Regionen des Solarsystems[http://ukads.nottingham.ac.uk/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=2004Natur.432..479V&db_key=AST].-->

== Technik ==
[[Datei:Stardust pre-launch.jpg|mini|links|Stardust bei den Startvorbereitungen]]

Die Sonde wurde von [[Lockheed Martin|Lockheed Martin Astronautics]] gebaut und basiert auf dem Entwurf des ''SpaceProbe deep space bus''.
Für Kurskorrekturen steht ein einzelnes [[Raketentriebwerk|Triebwerk]] zur Verfügung, das aufgrund der Bahncharakteristik der Sonde nur 85&nbsp;Kilogramm [[Hydrazin]] (N<sub>2</sub>H<sub>4</sub>) als Treibstoff benötigt.
Die [[Stabilisierung (Raumfahrt)|Lagestabilisierung]] der Sonde erfolgt während des kompletten Fluges in allen drei Achsen. Die Lagebestimmung erfolgt primär über Positionsbestimmung von Sternen anhand der Navigationskamera, zusätzlich während der Kurskorrekturen und dem Vorbeiflug an Wild&nbsp;2 mit Beschleunigungssensoren, sowie als Backup-Möglichkeit durch Sonnensensoren.

{| class="wikitable float-right" style="font-size: 95%;"
! colspan="2" style="background:#CFCFCF"| Masse
|-
| Sonde
| 254 kg
|-
| Rückkehrkapsel
| 46 kg
|-
| Treibstoff
| 85 kg
|-
| Gesamtgewicht
| 385 kg
|}

Die zentrale [[Prozessor]]einheit [[IBM RAD6000|RAD6000]], die auf einem 32-Bit-[[IBM Power|POWER]]-Prozessor basiert, ist für die komplette Steuerung und Datenverarbeitung verantwortlich. Auf der Prozessorkarte stehen 128&nbsp;[[Byte|Megabyte]] Speicher zur Verfügung, wovon 20 % für [[Betriebssystem]] und Steuerungsprogramme verwendet werden. Der Rest dient als Zwischenspeicher für 600&nbsp;MB Bilddaten der Navigationskamera, 100&nbsp;MB Daten des Staubanalysators und 16&nbsp;MB Daten des Staubflussanalysators, bevor sie zur Erde gesendet werden.
Der Funkkontakt wird über das [[Frequenzband#Mikrowellenbereich|X-Band]] des [[Deep Space Network]] gewährleistet. Stardust hat eine 60&nbsp;Zentimeter [[Parabolantenne]] mit 15&nbsp;Watt Sendeleistung, die für die [[Cassini-Huygens|Cassini]]-Sonde entwickelt wurde.
Zur Stromversorgung dienen zwei [[Solarzelle]]npanels mit insgesamt 6,6&nbsp;m²&nbsp;Fläche. Für den Zeitraum von Abschattungen und Phasen hohen Stromverbrauchs steht zusätzlich ein [[Nickel-Wasserstoff-Akkumulator]] mit 16&nbsp;Ah zur Verfügung. Die Stromversorgung wurde für die ''Small Spacecraft Technology Initiative (SSTI)'' entwickelt.
Aus Sicherheitsgründen sind alle Komponenten redundant ausgelegt, um Ausfälle kompensieren zu können.

Zum Schutz der Sonde bei der Annäherung an den Kometen, die mit 6,1&nbsp;km/s erfolgt, befindet sich an der Vorderseite der Sonde ein Schutzschild, der Whipple-Schild. Der Schild besteht im Bereich der Solarpanels aus zwei, im Hauptbereich der Sonde aus drei Schichten [[Keramik]]material zur Abbremsung auftreffender Teilchen, hinter diesen Schichten ist jeweils ein Nextel-Gewebe angebracht, um die Trümmerteile aus den Stoßfängerschichten aufzufangen. Die Struktur ist in der Lage, Teilchen bis zu einer Größe von einem Zentimeter von den Instrumenten fernzuhalten.

=== Navigationskamera ===
Die Navigationskamera dient in erster Linie zur optischen Navigation der Sonde während der Annäherung an Wild&nbsp;2. Aus den Daten wird die Distanz zum Kometenkern präzise bestimmt, damit ausreichend Staubproben gesammelt werden können, wobei die Sonde zur Minimierung des Risikos gleichzeitig einen möglichst großen Sicherheitsabstand hält. Die Daten des CCD-Detektors werden auf 12&nbsp;Bit digitalisiert und mit 300&nbsp;kPixel pro Sekunde ausgelesen.

Die Kamera soll aber auch hochauflösende Bilder des Kometen während des Vorbeiflugs liefern, aus denen dreidimensionale Karten des Kerns berechnet werden sollen. Es stehen mehrere Filter zur Verfügung, um durch Aufnahmen bei unterschiedlichen [[Wellenlänge]]n Informationen über die Zusammensetzung der [[Komet#Koma|Koma]], die Dynamik von Gas und Staub sowie der Jets zu erhalten. Das Kameradesign ist eine Weiterentwicklung der [[Voyager 1|Voyager]]-Weitwinkelkamera.

Das optische System hat eine [[Brennweite]] ''f'' von 200&nbsp;Millimetern, eine [[Apertur]] von ''f''/3,5 und ist auf den Spektralbereich von 380 bis 1.000&nbsp;Nanometer ausgelegt. Die Auflösung beträgt 60&nbsp;Mikroradiant/Pixel in einem Sichtfeld von 3,5×3,5&nbsp;Grad. Vor der Kameraoptik ist ein Scanspiegel angebracht, um während des Vorbeifluges an Wild&nbsp;2 den Kometenkern im Sichtfeld der Kamera halten zu können. Für die Zeitspanne der direkten Begegnung erfolgt die Beobachtung des Kerns über ein Periskop, so dass die empfindliche Kameraoptik hinter dem Whipple-Schild vor Beschädigungen geschützt ist.

=== Staubflussmonitor ===
Das Staubflussmonitorsystem ('''''D'''ust '''F'''lux '''M'''onitor'', DFM) besteht aus dem eigentlichen Staubflussmonitor und zwei weiteren akustischen Einschlagsensoren für die selteneren, aber gefährlichen Einschläge größerer Partikel. Die Aufgaben des Systems bestehen in
* der Beobachtung des Staubs in der Umgebung der Sonde, um anomales Verhalten der Sonde besser interpretieren zu können.
* der Bereitstellung von Echtzeit-Flussmessungen von größeren [[Komet#Koma|Komapartikeln]] des Kometen, um frühzeitig mögliche Gefahren zu erkennen, wenn sich die Sonde der Kometenkoma nähert.
* der Messung der räumlichen und zeitlichen Änderungen des Staubteilchenflusses und deren Massenverteilung beim Vorbeiflug am Kometen Wild&nbsp;2.
* der Bereitstellung der Umgebungsbedingungen für die gesammelten Staubproben. Der Staubflussmonitor enthält einen speziellen polarisierten Kunststoff [[Polyvinylidenfluorid]] (PVDF), der elektrische Pulssignale liefert, wenn er von kleinen Partikeln mit hoher Geschwindigkeit getroffen wird.

Der Staubflussmonitor ist eine Weiterentwicklung von Sensoren, die auf früheren Missionen zum Einsatz kamen. Dazu gehören
* der Staubzähler und Massenanalysator der [[Vega (Raumsonde)|Vega]]-Missionen zum Kometen [[Halleyscher Komet|Halley]]
* das ERIS-Observer-Instrument, das hervorragende Daten lieferte, die jedoch weiterhin als geheim gelten (d.&nbsp;h., sie sind noch nicht freigegeben)
* das SPADUS-Instrument ('''''SPA'''ce '''DUS'''t'') des ARGOS-Satelliten (''[[Advanced Research and Global Observation Satellite]]''), der im Februar 1999 gestartet wurde
* der Hochflussdetektor ('''''H'''igh '''R'''ate '''D'''etector'', HRD) der Cassini-Mission zum Saturn, die im Oktober 1997 gestartet wurde.

Der Staubflussmonitor besteht aus der Sensoreinheit ('''''S'''ensor '''U'''nit''), der Elektronikbox ('''''E'''lectronics '''B'''ox'') und den beiden akustischen Sensoren. Die SU besteht aus zwei unabhängigen PVDF-Staubsensoren, die in einem Rahmen vor dem Whipple-Schild angebracht sind. Jeder Sensor ist mit einem 1,4&nbsp;Meter langen Kabel mit der EB im Inneren der Sonde verbunden. Die SU liefert [[Kumulierte Häufigkeit|kumulative]] und differentielle Flüsse in einem Massenbereich von 10<sup>−11</sup> bis 10<sup>−4</sup>&nbsp;Gramm, sowie kumulative Flüsse für Massen über 10<sup>−4</sup>&nbsp;Gramm.

Ein akustischer Sensor ist am ersten Whipple-Schild angebracht, der zweite auf einer steifen Kohlenstofffaser-Epoxidharz-Platte an der ersten Nexteldecke, der nach Ergebnissen von Labormessungen von Teilchen ausgelöst wird, die mit einer Größe von mindestens 1&nbsp;Millimeter den Stoßfänger durchschlagen. Diese Sensoren bestehen aus einem piezoelektrischen [[Quarz]]-[[Sensor|Schallwandler]], der jede Vibration des Schildes in elektrische Signale umwandelt, die zur EB weitergeleitet werden.

=== Wissenschaftliche Instrumente ===
==== Staubanalysator ====
[[Datei:Stardust CIDA.jpg|mini|Staubanalysator (NASA)]]

Der Staubanalysator ('''''C'''ometary and '''I'''nterstellar '''D'''ust '''A'''nalyzer'', CIDA) untersucht in Echtzeit den Staub, der auf das Instrument fällt, um die Daten zur Erde zu senden. Das gleiche Instrumentendesign kam auch schon bei der [[Giotto (Sonde)|Giotto]]-Sonde und den beiden [[Vega (Raumsonde)|Vega]]-Sonden zum Einsatz.
Es handelt sich um ein Massenspektrometer, das die Ionenmassen aufgrund ihrer Laufzeit im Instrument bestimmt, wobei die Funktionsweise sehr einfach gehalten ist. Wenn der Staub auf das Target fällt, werden durch ein elektrisch geladenes Gitter Ionen abgetrennt, die sich durch das Instrument bewegen, am Reflektor zurückgeworfen und vom Detektor wieder aufgefangen werden. Hierbei benötigen schwerere Ionen eine größere Zeitspanne vom Gitter zum Detektor als leichte.

CIDA besteht aus einer Einlassöffnung, einer gewellten Aluminiumfolie als Target, dem Ionenextraktor, dem Time-Of-Flight-Massenspektrometer und dem Detektor. Im Unterschied zur Ausführung bei der Giottomission, muss die Targetfolie aufgrund des gegenüber [[Halleyscher Komet|Halley]] niedrigeren Staubflusses von Wild&nbsp;2 nicht bewegt werden, zusätzlich wurde der Targetbereich von 5&nbsp;cm² auf 50&nbsp;cm² vergrößert.

Bei 6,1&nbsp;km/s, der Relativgeschwindigkeit der Sonde beim Vorbeiflug an Wild&nbsp;2, können sowohl ionisierte Atome als auch Molekülionen für die Beobachtung wichtig werden, bei einem Sensitivitätsbereich von 1 bis mindestens 150&nbsp;[[Atomare Masseneinheit|amu]] können somit umfangreiche Analysen durchgeführt werden.
Die Daten können zusätzlich aufgezeichnet werden, so dass sie möglicherweise erst Wochen nach der Kometenbegegnung zur Erde zurückgesendet werden können, da die Datenverbindung während der Annäherung an den Kometen bereits durch die Bilddaten ausgelastet sein wird.

CIDA wurde unter Federführung der [[Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt|DARA]] in enger Kooperation mit dem [[Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung|Max-Planck-Institut für Aeronomie]] in [[Katlenburg-Lindau|Lindau]] von der Firma Hoerner & Sulger in [[Schwetzingen]] gebaut, die [[Software]] wurde vom ''Finnischen Meteorologischen Institut'' in [[Helsinki]] entwickelt.

[[Datei:Stardust Dust Collector with aerogel.jpg|mini|links|Staubkollektor mit Aerogelblöcken (NASA)]]

==== Staubkollektor ====
Der Staubkollektor besteht aus ein und drei Zentimeter dicken [[Aerogel]]blöcken, die in modularen Aluminiumzellen befestigt sind. Die eine Seite des etwa 1.000&nbsp;Quadratzentimeter großen Kollektors wird zur Sammlung interstellaren Staubs verwendet, die andere Seite zur Sammlung von Kometenmaterial.

Das Hauptproblem bei der Sammlung von interstellarem Staub und Komamaterial besteht in der Abbremsung der Teilchen, die bei der Begegnung mit Wild&nbsp;2 die 6-fache Geschwindigkeit einer Gewehrkugel haben, ohne sie dabei in Struktur und Zusammensetzung zu verändern. [[Aerogel]] ist aufgrund seiner hochporösen, sehr leichten Silikatstruktur, die zu 99,8 Prozent aus Luft besteht und annähernd die Dichte von Luft besitzt, für diesen Zweck ideal geeignet, da die Teilchen vergleichsweise sanft abgebremst werden und aufgrund der Transparenz des Materials leicht wiederzufinden sind. Dennoch ist die Auswertung nicht einfach – durch das Verhältnis von Teilchenanzahl und Einschlagsfläche gleicht die Suche nach Aussage von Wissenschaftlern dem Versuch „vier Ameisen auf einem Fußballfeld wiederzufinden“.
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=== Rückkehrkapsel ===
[[Datei:Stardust Reentry.ogv|mini|Stardust-Kapsel beim Wiedereintritt gefilmt von einem NASA-Flugzeug]]

Die [[Rückkehrkapsel]] ('''''S'''ample '''R'''eturn '''C'''apsule'', SRC) ist ein kompaktes System, das im Wesentlichen aus dem Probenkanister, dem [[Hitzeschild]] und der oberen Abdeckung, sowie [[Navigationsinstrument|Navigationshilfen]] und einem kleinen Fallschirmsystem besteht.
Während der Probennahme wird die obere Abdeckung zurückgeklappt und der Staubkollektor, der etwa die Form eines Tennisschlägers aufweist, ausgeklappt. Nach Beendigung der Probennahme wird der Staubkollektor wieder eingeklappt und die Rückkehrkapsel hermetisch verschlossen.

Bei der Rückkehr zur Erde, kurz bevor Stardust die [[Erdbahn]] kreuzte, wurde die Rückkehrkapsel freigesetzt, wobei ihr zur [[Stabilisierung (Raumfahrt)#Drallstabilisierung|Lagestabilisierung]] eine Drehbewegung (Drall) mitgegeben wurde. Anschließend flog sie im [[Freier Fall|freien Fall]] durch die Erdatmosphäre, stabilisiert durch die Lage des Schwerpunktes, die Drehbewegung und die aerodynamische Form. In etwa drei Kilometer Höhe öffnete sich ein [[Fallschirm]] zur Verringerung der Fallgeschwindigkeit. Die Landung erfolgte planmäßig innerhalb des 84×30&nbsp;Kilometer großen Gebiets des ''[[Utah]] Test and Training Range'' (UTTR). Um die Kapsel leichter wiederfinden zu können, besaß sie einen UHF-[[Peilsender]]. Zusätzlich wurde die Landung mit bodengestützten Radarsystemen verfolgt und konnte mit Infrarotkameras gefilmt werden. Nach der Bergung wurde die Kapsel mit einem Militärflugzeug zur UTTR gebracht, bevor sie im [[Lyndon B. Johnson Space Center|Johnson Space Center]] geöffnet, und der gesammelte [[Interplanetarer Staub|Staub]] extrahiert und analysiert wurde.

== Siehe auch ==
* [[Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen]]

== Literatur ==
* Thorsten Dambeck: ''Das neue Bild der Kometen''. [[Bild der Wissenschaft]], Dezember 2007, Seite 38–43, {{ISSN|0006-2375}}
* A. J. Westphal, et al.: ''Constraints on the Interstellar Dust Flux Based on Stardust@Home Search Results.'', 42nd Lunar and Planetary Science Conference, März 2011, [http://adsabs.harvard.edu//abs/2011LPI....42.2059W abstract]@NASA ads, [http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2011/pdf/2059.pdf online] (PDF) abgerufen am 1. August 2011

== Quellen ==
<references />

== Weblinks ==
{{Commonscat|Stardust (spacecraft)|Stardust (Sonde)}}
* [http://stardust.jpl.nasa.gov/ Offizielle Stardust Seite der NASA] (englisch)
* [http://stardustnext.jpl.nasa.gov/ Offizielle Stardust-Next Seite der NASA] (englisch)
* [http://www.bernd-leitenberger.de/stardust.shtml Stardust]
* [http://www.astris.de/raumfahrt/stardust.html extrasolar-planets.com – Stardust Mission]
* [http://stardustathome.ssl.berkeley.edu/ Stardust@Home – Onlinesuche nach „Sternenstaub“]
* [http://www.nasaimages.org/luna/servlet/view/search?q=stardust&search=Search NASA Images]

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{{Lesenswert|29. Juli 2005|8053493}}

[[Kategorie:Asteroiden- und Kometensonde]]
[[Kategorie:NASA]]
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