Die Exploration der Venus und Jupiter Atmosphären mit Radiookkultationen: Erweiterung des Verständnisses planetarer Atmosphären jenseits der Fresnel-Skalen Auflösung und sphärischer Symmetrie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr. Martin Pätzold; Dr. Silvia Tellmann
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523363587

Durch die aktiven und zukünftigen Raumsonden-Missionen werden sich sehr bald neue Möglichkeiten für die Erforschung der Atmosphären von Jupiter und Venus ergeben. Der Orbit der verlängerten Juno Mission (2023-2025) bietet nun endlich Möglichkeiten für Radio-Okkultationsbeobachtungen der Jupiteratmosphäre. JUICE (Start geplant für 2023) wird Jupiter, sein Ringsystem und die Galileischen Monde mittels Radio-Okkultation erforschen, während das neue Jahrzehnt der Venuserkundung mit zwei NASA Missionen (VERITAS: Start ~2028, DAVINCI, Start ~2029) und der ESA Raumsonde EnVision (Start ~2031) beginnen wird. Das Rheinische Institut für Umweltforschung (RIU) ist an den atmosphärischen Radio-Okkultationen von EnVision und JUICE beteiligt. Entscheidend für den Erfolg der geplanten Radiosondierungen sind zuverlässige Werkzeuge für Vorhersage und Datenverarbeitung, aber vor allem eine solide Datenbank basierend auf den Beobachtungen früherer Missionen. Die Ziele dieses Antrags sind: 1.) Es soll ein 2D/3D-Forward-Raytracing-Softwarepaket zur Vorhersage und Simulation von Radio-Okkultationen in den nicht-kugelsymmetrischen Atmosphären von Venus und Jupiter entwickelt werden. Die Raytracing-Software soll den Effekt des Venus-Terminators auf die Radio-Okkultationen von Venus Express VeRa (~1.000 Beobachtungen) analysieren, wo sich die atmosphärischen Bedingungen über kurze räumliche Skalen ändern und daher von der während der Datenverarbeitung am RIU angenommenen lokalen sphärischen Symmetrie abweichen. Die Raytracing-Ergebnisse sollen in den VeRa Datensatz integriert werden und dadurch die Beobachtungen am Venus-Terminator verbessern. Die Raytracing-Software soll ebenso verwendet werden, um den Effekt der stark abgeplatteten Jupiter-Atmosphäre und der hochvariablen Ionosphäre auf die Galileo und die potentiellen Juno Radio-Okkultationen zu untersuchen. 2.) Ein Upgrade der derzeit am RIU verwendeten Datenverarbeitungsmethode soll durchgeführt werden, um die vertikale Auflösung der atmosphärischen Profile von Venus Express VeRa auf sub-Fresnel Niveau zu erhöhen und dadurch die Störungen durch Multipath-Signalausbreitungseffekten aus dem Datensatz zu entfernen. Multipath-Effekte sollen für Jupiter untersucht und aus den ionosphärischen Galileo-Okkultationen und den potenziellen Juno-Okkultationen entfernt werden. 3.) Die Interpretation der neu gewonnenen Informationen über atmosphärische Merkmale auf sub-Fresnel Niveau und die Untersuchung des Effekts nicht-kugelsymmetrischer Atmosphären auf Radio-Okkultationen sollen verbesserte Informationen über atmosphärische Prozesse liefern, eine solide Datenbasis für die Vorhersage zukünftiger radiowissenschaftlicher Beobachtungen zur Verfügung stellen, sie sollen die Weiterentwicklung atmosphärischer Modelle unterstützen und die Vorbereitungen für EnVision (Venus) und JUICE (Jupiter) vorantreiben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Japan
• Kooperationspartner: Professor Dr. Takeshi Imamura; Dr. Sébastien Lebonnois