Aktuelle Weltraummissionen mit Berner Beteiligung

Die Universität Bern ist in verschiedenen aktiven Weltraummissionen involviert, von der Mitwirkung mit wissenschaftlichen Instrumenten bis zur Mitleitung von Missionen. Hier finden Sie alle Missionen bei denen das CSH und WP derzeit involviert sind.

2023 – heute | Jupiter | ESA Mission

© ESA/NASA

JUICE — Massenspektrometer NIM und Laser Altimeter GALA

Die Mission JUpiter ICy Moons Explorer (JUICE) ist die erste Grossmission im Rahmen des ESA-Programms «Cosmic Vision 2015 – 2025». JUICE wird Beobachtungen des riesigen Gasplaneten Jupiter und drei seiner grössten Monde—Ganymed, Kallisto und Europa—durchführen. An Bord wird das Instrumenten-Paket «Particle Environment Package» PEP sein, das an der Universität Bern entworfen und aus internationalen Instrumenten zusammengebaut wurde. Teil von PEP ist das Berner Neutral- und ionenmassenspektrometer NIM, welches Messungen in den Mond-Atmosphären vornehmen wird. Das Ganymede Laser Altimeter (GALA) wird topografische Kartierungen durchführen und zu einem gross angelegten geodätischen Experiment beitragen.

JUICE startete am 14. April 2023 auf einer Ariane 5 Rakete vom Europäischen Spaceport in Französisch Guiana aus. Es soll im Juli 2031 beim Jupiter ankommen. Mehrere Vorbeiflüge während der Reise bringen JUICE wieder in die Nähe der Erde. Ein Mond-Erde Vorbeiflug fand im August 2024 statt, ein Venus Vorbeiflug im August 2025 und zwei weitere Vorbeiflüge bei der Erde sind für September 2026 und Januar 2029 geplant.

PEP und NIM

Das Particle Environment Package (PEP) wurde von der ESA als eines von elf wissenschaftlichen Instrumenten für JUICE ausgewählt. PEP ist ein Konsortium aus sechs wissenschaftlichen Instrumenten. Die Universität Bern trägt mit dem Neutral and Ion Mass Spectrometer (NIM) zu PEP bei.

Die sechs Instrumente des PEP sind in der Lage, neutrale Gase, thermisches Plasma, positive und negative Ionen, Elektronen und energetische neutrale Atome im Energiebereich von 1 eV bis 5 MeV zu messen. Die PEP-Instrumente sind in zwei Gruppen unterteilt: PEP-Lo und PEP-Hi. PEP-Lo besteht aus zwei Einheiten, der Nadir-Einheit und der Zenit-Einheit. Die Universität Bern ist für die gesamte mechanische Systemtechnik und Qualifizierung der PEP-Lo Nadir-Einheit verantwortlich, in der sich das NIM und zwei weitere Instrumente befinden. Dazu gehören die Konstruktion und Fertigung der mechanischen Teile der Einheit, die Montage und Integration der beteiligten Instrumente sowie die Verifizierung auf Systemebene. Die Universität Bern hat auch Hardware für ein weiteres PEP-Instrument (JNA) beigesteuert.

Das NIM-Instrument ist ein hochempfindliches Massenspektrometer für neutrale atmosphärische Gase und ionosphärische Ionen, das speziell für die dünnen Gase der Exosphären von Planeten entwickelt wurde. Es handelt sich um ein Flugzeit-Massenspektrometer, das zur Leistungsoptimierung einen Ionenspiegel verwendet. Es wird zur Messung der chemischen Zusammensetzung der regulären Atmosphäre eingesetzt, die durch Sublimation, Beschuss mit energiereichen Teilchen und Photonenwechselwirkung mit der Oberfläche der eisigen Jupitermonde entsteht.

GALA

Im Rahmen seiner Mission wird JUICE den Jupitermond Ganymed umkreisen und ihn eingehend untersuchen. Das an Bord von JUICE befindliche Ganymede Laser Altimeter (GALA) wird topografische Kartierungen durchführen und zu einem gross angelegten geodätischen Experiment beitragen. GALA wurde vom DLR (Deutschland) entwickelt, aber das Entfernungsmesssystem mit der dazugehörigen Software wurde von der Planetary Imaging Group der Abteilung für Weltraumforschung und Planetologie (WP) der Universität Bern bereitgestellt. Das Instrument verwendet ein ähnliches System wie BELA (BepiColombo-Mission), das an der Universität Bern entwickelt wurde.

2018 – heute | Merkur | ESA/JAXA Mission

© Universität Bern/R. Lehmann

BepiColombo — Laser Altimeter BELA & Massenspektrometer STROFIO

BepiColombo ist Europas und Japans erste Mission zum Merkur, und die zweite und schwierigste Mission die den Planeten bisher umkreisen wird. Die gemeinsame Mission der ESA und JAXA wird den innersten und bisher am wenigsten erforschten Planeten des inneren Sonnensystems erforschen. Die Mission besteht aus zwei Orbiter – der Fernerkundungsorbiter (MPO) und der Magnetosphärenorbiter (Mio) – vollgepackt mit wissenschaftlichen Instrumenten um den Planeten vollständig zu untersuchen. An Bord von MPO sind zwei Instrumente, die an der Universität Bern entwickelt wurden: das BepiColombo Laser Altimeter (BELA) und das Massenspektrometer STROFIO, welche Merkurs Oberfläche erfassen bzw. seine Exosphäre analysieren werden.

BepiColombo startete am 20. Oktober 2018 auf einer Ariane 5 Rakete vom Europäischen Spaceport in Französisch Guiana aus. Es soll gegen Ende 2026 beim Merkur ankommen, unterteilt in verschiedene wichtige Ankunftsphasen: i) 3. September 2026 – beim Anflug zum Merkur wird das Merkur-Transfermodul (Mercury Transfer Module, MTM) den Fernerkundungsorbiter (Mercury Planetary Orbiter, MPO) und den Magnetosphärenorbiter (Mercury Magnetospheric Orbiter, Mio) freisetzen; ii) 21. November 2026 – MPO und Mio, noch zusammengesetzt, werden von Merkurs Anziehungskraft aufgefangen und in einen polaren Orbit um den Planeten gebracht; iii) 9.-10. Dezember 2026 – MPO setzt Mio auf seinem schlussendlichen elliptisch-polaren Orbit frei; iv) 16. Dezember 2026 – MPO setzt Mios Sonnenschild (MOSIF) frei und bewegt sich zu seinem schlussendlichen Orbit; v) 10. März 2027 – MPO kommt in seinem schlussendlichen Orbit an; und vi) 6. April 2027 – die wissenschaftliche Phase der Mission beginnt.

Auf seiner Reise zum Merkur hat BepiColombo verschiedene Vorbeiflüge an der Erde (April 2020), der Venus (Oktober 2020, August 2021) und dem Merkur (Oktober 2021, Juni 2022 und 2023, September und Dezember 2024, Januar 2025) hinter sich gelegt.

BELA

Das BepiColombo Laser Altimeter (BELA) ist eines der wichtigsten und empfindlichsten Experimente an Bord von MPO. Das Instrument wurde von einem internationalen Konsortium unter der Leitung der Universität Bern und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt. Ziel von BELA ist es die Form, Topographie und Morphologie von Merkurs Oberfläche zu messen. Diese Informationen werden dann genutzt um ein digitales Geländemodel zu entwickeln, welches quantitative Erforschung der Geologie, Tektonik und des Alters der Planetenoberfläche ermöglicht. 

BELA war das erste Laser Altimeter welches für eine europäischce Weltraummission entwickelt wurde und ist ein wesentlicher Bestandteil eines umfassenden geodätischen und geophysikalischen Pakets, das auch Funkmessungen und Stereoaufnahmen umfasst.

STROFIO

STROFIO (sTart from a ROtating Field mass spectrOmeter) ist ein innovatives Massenspektrometer welches am Physikalischen Institut der Universität Bern entwickelt wurde, und ist einer von vier Teilchendetektoren des SERENA (Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances) Experiment an Bord von MPO. SERENA analysiert die dynamischen Prozesse des gekoppelten Systems Exosphäre-Magnetosphäre-Oberfläche, sowie die Interaktionen zwischen Sonnenenergetischen Teilchen, Sonnenwind, Mikrometeoriten und dem interplanetaren Medium.

STROFIO wurde spezifisch für Merkurs dünne Atmosphäre und für die Messungen von MPOs Orbit entwickelt, wo es in-situ die Dichte von energiearmen neutralen Parikeln in Merkurs dünnen Atmosphären (Exosphäre) misst und die chemische Zusammensetzung analysiert.