An Impacting Descent Probe for Europa and the other Galilean Moons of Jupiter

We present a study of an impacting descent probe that increases the science return of spacecraft orbiting or passing an atmosphere-less planetary body of the solar system, such as the Galilean moons of Jupiter. The descent probe is a carry-on small spacecraft (< 100 kg), to be deployed by the mother spacecraft, that brings itself onto a collisional trajectory with the targeted planetary body in a simple manner. A possible science payload includes instruments for surface imaging, characterisation of the neutral exosphere, and magnetic field and plasma measurement near the target body down to very low-altitudes (~1 km), during the probe's fast (~km/s) descent to the surface until impact. The science goals and the concept of operation are discussed with particular reference to Europa, including options for flying through water plumes and after-impact retrieval of very-low altitude science data. All in all, it is demonstrated how the descent probe has the potential to provide a high science return to a mission at a low extra level of complexity, engineering effort, and risk. This study builds upon earlier studies for a Callisto Descent Probe (CDP) for the former Europa-Jupiter System Mission (EJSM) of ESA and NASA, and extends them with a detailed assessment of a descent probe designed to be an additional science payload for the NASA Europa Mission.Comment: 34 pages, 11 figure

Schulversuch Spitalacker: Fünf Lektionen am Vormittag

Schweizweit wurden die allgemeinen Blockzeiten im Rahmen des HarmoS-Konkordats vereinheitlicht. Der Kanton Bern hat sie zusätzlich im Volksschulgesetz verankert. Die kantonale Gesetzgebung bein-haltet den Vormittagsunterricht von vier Lektionen und je nach Alter der Schüler*innen unterschiedlich viel Nachmittagsunterricht. Im Rahmen des «Schulversuchs Spitalacker – 5-Lektionen am Vormittag» wurden per Schuljahr 2020 die Unterrichtszeiten von 08.00 bis 12.15 Uhr am Vormittag für alle Schul-stufen vereinheitlicht. Diese Veränderung führte dazu, dass sich der Vormittag insbesondere für die Kinder des Zyklus 1 (Kindergarten-2.Klasse) um eine Lektion verlängert und der Nachmittagsunterricht wegfällt. Aus erziehungswissenschaftlicher Perspektive ist zu erwarten, dass solche strukturellen An-passungen intendierte und nicht-intendierte Folgen auf unterschiedlichen Ebenen haben (Strategie, Struktur & Kultur). Zum Beispiel könnten vor allem die jüngsten Schüler*innen unter Müdigkeit, Kon-zentrationsschwäche und Erschöpfung leiden. Gleichzeitig müssen die Gestaltung des Unterrichts, die eingesetzten Sozialformen und Pausenzeiten an die neuen Blockzeiten angepasst werden. Das Forschungsteam der PHBern begleitete im Auftrag der Bildungs- und Kulturdirektion des Kantons Bern (BKD) dieses schulstandort-spezifische Reformvorhaben über den Zeitraum von zwei Jahren. Mit einer Fragebogenerhebung bei Schüler*innen, Eltern und Lehrpersonen (3 Erhebungszeitpunkte) und deren quantitativen Auswertung, wurde Grundlagenwissen geschaffen, um beurteilen zu können, in-wiefern sich Aspekte des Erlebens des Schulalltags – zum Beispiel hinsichtlich Lernfreude und Wohl-befinden – verändern. Zudem wurden in strukturierten Gruppeninterviews mit Vertreter*innen des El-ternrats und der Lehrpersonen die Chancen und Herausforderungen jährlich (2 Erhebungszeitpunkte) vertieft diskutiert. Die Ergebnisse der Evaluation zeigen, dass die Anpassung der Blockzeiten in der Schule ein strategi-scher Entscheid von Schulleitung und Elternrat war, um die schon laufenden Entwicklungen der Schule zu unterstützen. Dazu gehören die Einführung der Basisstufe mit Ankommenszeit für die Schüler*innen des Zyklus 1, Aufhebung der 5-Minuten-Pausen, die Einführung des Churer-Modells sowie die Eröff-nung von Ganztagesschulklassen am Standort. Die Lehrpersonen stellen in den ersten zwei Jahren nach der Anpassung der Blockzeiten positive Veränderungen des Unterrichts und des Lernens der Schüler*innen fest. Sie begrüssen, dass sich die strikte Aufteilung in 45-Minuten Lektionen durch die neue Strukturierung des Stundenplanes aufweicht und die Schüler*innen länger an einem Thema ar-beiten können. Für die Eltern wurde vor allem die Vereinbarkeit von Familie und Beruf erleichtert. Je-doch beklagen einige, dass neu die Nachmittagsbetreuung zusätzlichen Kosten für die Familie verur-sacht. Die befragten Schüler*innen schliesslich sind mit den angepassten Blockzeiten grundsätzlich zufrieden: Sie gehen gerne in die Schule und vor allem die Älteren freuen sich über den späteren Unterrichtsstart. Zu bedenken ist, dass die Müdigkeit der Kinder im Zyklus 1 vor dem Mittag über die drei Erhebungszeitpunkte zunimmt. Die Daten weisen auch daraufhin, dass sich in der Zeit von 2020 bis 2022 die Kinder mit diesen Unterrichtszeiten von Messzeitpunkt zu Messzeitpunt zunehmend weni-ger gut am Mittag erholen können. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der Evaluation des Schulversuchs «5-Lektionen am Vormittag» auf, dass die Veränderung aus Sicht aller Akteur*innen nach den beiden Einführungsjahren gut verankert ist und für viele Anfangsschwierigkeiten bereits Lösungen gefunden wurden. Diese Anpassung der Blockzeiten ist als ein umfassendes Schulentwicklungsvorhaben zu verstehen, das im Kontext der hier beschriebenen Schule durchaus als erfolgreich bezeichnet werden kann. Herausforderungen hinsicht-lich Kosten, Angebot und Erholungsmöglichkeiten der Kinder müssen weiter beobachtet und entspre-chende Massnahmen ergriffen werden

Erfahrung Ganztagesschule in der Stadt Bern – Phase 2. Bericht zur Begleitforschung zu den drei neu eröffneten Ganztagesschulen in der Stadt Bern

Das Forschungsprojekt «Erfahrung Ganztagesschule in der Stadt Bern – Phase 2» dokumentiert die Eröffnung und Entwicklung von drei Ganztagesschulen in der Stadt Bern über den Zeitraum von zwei Jahren (2020-2022). Mit der Ganztagesschule verbunden ist die Erwartung, dass Unterricht und Betreuung eng miteinander verknüpft sind und ein reger Austausch zwischen Lehrpersonen und Betreuungspersonen stattfindet (Erziehungsdirektion des Kantons Bern [ERZ], 2009). Im Kanton Bern basiert die Umsetzung dieser innovativen Schulform auf einer langen Tradition der schulergänzenden Bildung und Betreuung in der Form von Tagesschulen, welche ab 2012 im Zuge des HarmoS-Konkordats fort-laufend ausgebaut wurden. Die Einführung einer Ganztagesschule und damit die strukturelle Neuorganisation des Zusammenspiels von Unterricht und Betreuung, bringt weitreichende Konsequenzen mit sich, wie sich dies schon im ersten Bericht «Erfahrung Ganztagesschule» zur ersten Phase des Auf-baus der Ganztagesschulen in der Stadt Bern 2018/2019 zeigte (Jutzi et al., 2020). So verändern sich beispielsweise die Organisation des Unterrichts und die Formen der Zusammenarbeit. Im Rahmen der aktuellen Begleitforschung zur zweiten Phase haben wir die Entwicklung der Ganztagesschulen während zwei Jahren untersucht und dabei Chancen und Herausforderungen bei der Ein-führung einer Ganztagesschule identifiziert. Das Forschungsprojekt wurde vom Schulamt der Stadt Bern und der PHBern finanziert. Uns interessierte, (1) welche strategischen Zielsetzungen im Rahmen der kantonalen und städtischen Vorgaben verfolgt werden, (2) welche strukturellen und pädagogischen Veränderungen im Schulalltag sich durch die Umsetzung ergeben und (3) inwiefern sich die pädagogische Kultur im Schulentwicklungsprozess verändert. Ausserdem (4) wollten wir untersuchen, wie die Mitarbeitenden und die Schüler*innen die Schule als Lern- und Lebensraum wahrnehmen und welche Erfahrungen ihr derzeitiges Wohlbefinden prägen. Die Begleitforschung fokussiert besonders auf die pädagogischen Aspekte der Organisations-, Angebots- und Personalentwicklung und ihre Entstehungsgeschichte und verfolgt einen fallorientierten und vergleichenden Ansatz. Wir gehen davon aus, dass der enge Praxisbezug (z. B. Austausch bei teilnehmenden Beobachtungen und Tagungen) gepaart mit der Erhebung und Auswertung qualitativer und quantitativer Daten zu den beschriebenen Themenbereichen eine umfassende und systematische Analyse der Entwicklung der Ganztagesschule ermöglicht. Mit den Befunden und Empfehlungen hinsichtlich der Entwicklungsschwerpunkte möchten wir der Stadt Bern empirisch fundierte Grundlagen für Entscheidungsprozesse hinsichtlich der Einführung weiterer Ganztagesschulen bieten, ganz allgemein einen Beitrag zur Weiterentwicklung und Ver-besserung der Rahmenbedingungen in Ganztagesschulen leisten, und helfen, Wissen und Kompetenzen für die Aus- und Weiterbildung an der PHBern zu generieren

Momentum Enhancement during Kinetic Impacts in the Low-intermediate-strength Regime: Benchmarking and Validation of Impact Shock Physics Codes

In 2022 September, the DART spacecraft (NASA’s contribution to the Asteroid Impact & Deflection Assessment (AIDA) collaboration) will impact the asteroid Dimorphos, the secondary in the Didymos system. The crater formation and material ejection will affect the orbital period. In 2027, Hera (ESA’s contribution to AIDA) will investigate the system, observe the crater caused by DART, and characterize Dimorphos. Before Hera’s arrival, the target properties will not be well-constrained. The relationships between observed orbital change and specific target properties are not unique, but Hera’s observations will add additional constraints for the analysis of the impact event, which will narrow the range of feasible target properties. In this study, we use three different shock physics codes to simulate momentum transfer from impactor to target and investigate the agreement between the results from the codes for well-defined target materials. In contrast to previous studies, care is taken to use consistent crushing behavior (e.g., distension as a function of pressure) for a given porosity for all codes. First, we validate the codes against impact experiments into a regolith simulant. Second, we benchmark the codes at the DART impact scale for a range of target material parameters (10%–50% porosity, 1.4–100 kPa cohesion). Aligning the crushing behavior improves the consistency of the derived momentum enhancement between the three codes to within +/−5% for most materials used. Based on the derived mass–velocity distributions from all three codes, we derive scaling parameters that can be used for studies of the ejecta curtain

Evidence for the formation of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko through gravitational collapse of a bound clump of pebbles

The processes that led to the formation of the planetary bodies in the Solar System are still not fully understood. Using the results obtained with the comprehensive suite of instruments on-board ESA’s Rosetta mission, we present evidence that comet 67P/Churyumov-Gerasimenko likely formed through the gentle gravitational collapse of a bound clump of mm-sized dust aggregates (“pebbles”), intermixed with microscopic ice particles. This formation scenario leads to a cometary make-up that is simultaneously compatible with the global porosity, homogeneity, tensile strength, thermal inertia, vertical temperature profiles, sizes and porosities of emitted dust, and the steep increase in water-vapour production rate with decreasing heliocentric distance, measured by the instruments on-board the Rosetta spacecraft and the Philae lander. Our findings suggest that the pebbles observed to be abundant in protoplanetary discs around young stars provide the building material for comets and other minor bodies

Delivery of Dark Material to Vesta via Carbonaceous Chondritic Impacts

NASA's Dawn spacecraft observations of asteroid (4) Vesta reveal a surface with the highest albedo and color variation of any asteroid we have observed so far. Terrains rich in low albedo dark material (DM) have been identified using Dawn Framing Camera (FC) 0.75 {\mu}m filter images in several geologic settings: associated with impact craters (in the ejecta blanket material and/or on the crater walls and rims); as flow-like deposits or rays commonly associated with topographic highs; and as dark spots (likely secondary impacts) nearby impact craters. This DM could be a relic of ancient volcanic activity or exogenic in origin. We report that the majority of the spectra of DM are similar to carbonaceous chondrite meteorites mixed with materials indigenous to Vesta. Using high-resolution seven color images we compared DM color properties (albedo, band depth) with laboratory measurements of possible analog materials. Band depth and albedo of DM are identical to those of carbonaceous chondrite xenolith-rich howardite Mt. Pratt (PRA) 04401. Laboratory mixtures of Murchison CM2 carbonaceous chondrite and basaltic eucrite Millbillillie also show band depth and albedo affinity to DM. Modeling of carbonaceous chondrite abundance in DM (1-6 vol%) is consistent with howardite meteorites. We find no evidence for large-scale volcanism (exposed dikes/pyroclastic falls) as the source of DM. Our modeling efforts using impact crater scaling laws and numerical models of ejecta reaccretion suggest the delivery and emplacement of this DM on Vesta during the formation of the ~400 km Veneneia basin by a low-velocity (<2 km/sec) carbonaceous impactor. This discovery is important because it strengthens the long-held idea that primitive bodies are the source of carbon and probably volatiles in the early Solar System.Comment: Icarus (Accepted) Pages: 58 Figures: 15 Tables: