Quelle: NASA, JPL, ISRO, 4. November 2024.

Pasadena, 4, November 2024 – Ein wenig Hintergrund zur Mission

Voyager ist eine NASA-Mission, die aus zwei verschiedenen Raumsonden besteht, Voyager 1 und 2, die am 5. September 1977 bzw. am 20. August 1977 ins All starteten. In den Jahrzehnten nach dem Start unternahmen die beiden Sonden eine große Tour durch unser Sonnensystem und untersuchten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – einer der ersten Versuche der NASA, die Geheimnisse des Universums zu erforschen. Diese beiden Sonden wurden später die ersten Raumfahrzeuge, die im interstellaren Raum operierten – dem Raum außerhalb der Heliosphäre, der Blase aus Sonnenwind und Magnetfeldern, die von der Sonne ausgeht. Voyager 1 war die erste, die 2012 in den interstellaren Raum eindrang, gefolgt von Voyager 2 im Jahr 2018.

Heute fliegt Voyager nicht nur weiter, weil sie es kann, sondern auch, weil sie noch immer an der Erforschung des interstellaren Raums, der Heliosphäre und der Wechselwirkung zwischen beiden arbeiten kann. „Wir würden die Voyager- Mission nicht weiterführen, wenn sie keine wissenschaftlichen Daten liefern würde“, sagt Suzanne Dodd, die derzeitige Projektleiterin der Mission und Direktorin des Interplanetarischen Netzwerks am Jet Propulsion Laboratory der NASA.

Doch nach Milliarden von Kilometern und Jahrzehnten bahnbrechender wissenschaftlicher Erforschung war diese wegweisende interstellare Reise nicht ohne Prüfungen. Was ist also das Erfolgsgeheimnis der Voyager?

Kurz gesagt: Vorbereitung und Kreativität.

Wir haben sie so konzipiert, dass sie nicht versagen

Laut John Casani, Voyager-Projektleiter von 1975 bis zum Start 1977, „haben wir sie nicht für eine Lebensdauer von 30 oder 40 Jahren entwickelt, sondern um nicht zu versagen“.

Ein wichtiger Faktor für die Langlebigkeit der Mission ist die Redundanz. Die Komponenten von Voyager wurden nicht nur mit Sorgfalt entwickelt, sondern auch in zweifacher Ausführung gebaut.

Laut Dodd wurde bei der Konstruktion von Voyager „fast alles redundant ausgelegt. Zwei Raumfahrzeuge zu haben – das ist Redundanz“.

„Wir haben sie nicht entworfen, um 30 oder 40 Jahre zu überleben, sondern um nicht zu versagen“.

John Casani Voyager-Projektleiter, 1975-1977

Eine hochmoderne Energiequelle

Die beiden Voyager-Raumsonden verdanken ihre Langlebigkeit auch ihrer zuverlässigen Energiequelle.

Jede Sonde ist mit drei thermoelektrischen Radioisotopen-Generatoren ausgestattet. Diese nuklearen „Batterien“ wurden ursprünglich vom US-Energieministerium im Rahmen des Programms „Atoms for Peace“ (Atome für den Frieden) entwickelt, das von Präsident Eisenhower im Jahr 1955 erlassen wurde. Im Vergleich zu anderen damaligen Energieoptionen – wie der Solarenergie, die nicht die Kapazität hatte, um über den Mars hinaus zu funktionieren – haben diese Generatoren es der Voyager ermöglicht, viel weiter ins All vorzudringen.

Die Stromgeneratoren der Voyager bringen die Mission weiter als je zuvor, aber sie erzeugen auch jedes Jahr weniger Strom, so dass die Instrumente mit der Zeit abgeschaltet werden müssen, um Energie zu sparen.

Kreative Lösungen

Als eine Mission, die an den äußersten Rändern der Heliosphäre und darüber hinaus operiert hat, musste Voyager eine ganze Reihe von Herausforderungen bewältigen. Da die Sonde nun im interstellaren Raum mit Software und Hardware aus den 1970er Jahren arbeitet, erfordern die Probleme der Voyager kreative Lösungen.

Ehemaliges Missionspersonal, das in den ersten Tagen an Voyager gearbeitet hat, ist sogar aus dem Ruhestand zurückgekehrt, um mit dem neuen Missionspersonal zusammenzuarbeiten und nicht nur große Probleme zu lösen, sondern auch wichtiges Missions-Know-how an die nächste Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren weiterzugeben.

„Aus meiner Sicht als Projektleiter ist es wirklich sehr aufregend zu sehen, wie sich junge Ingenieure für die Arbeit an Voyager begeistern. Sie nehmen die Herausforderungen einer alten Mission an und arbeiten Seite an Seite mit einigen der Experten, den Leuten, die das Raumschiff gebaut haben“, sagte Dodd. „Sie wollen voneinander lernen.“

Gerade in den letzten Jahren hat das Voyager-Projekt die Kreativität des Missionsteams mit einer Reihe von komplexen Problemen auf die Probe gestellt. Kürzlich verstopfte eine Treibstoffleitung in den Triebwerken von Voyager 1, die die Ausrichtung und Richtung des Raumschiffs steuern. Die Triebwerke ermöglichen es der Sonde, ihre Antennen auszurichten, und sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Kommunikation mit der Erde. Durch sorgfältige Koordination gelang es dem Missionsteam, das Raumfahrzeug per Fernsteuerung auf einen anderen Satz von Triebwerken umzuschalten.

Diese Art von Reparaturen sind besonders schwierig, da ein Funksignal etwa 22 ½ Stunden braucht, um Voyager 1 von der Erde aus zu erreichen, und weitere 22 ½ Stunden, um zurückzukehren. Signale von und zu Voyager 2 benötigen jeweils etwa 19 Stunden.

Die interstellare Zukunft der Voyager-Sonden

Dieser kurze Blick hinter den Vorhang beleuchtet die Geschichte der Voyager und ihre Erfolgsgeheimnisse.

Die Voyager-Sonden könnten noch bis in die späten 2020er Jahre in Betrieb sein. Im Laufe der Zeit wird die Fortsetzung des Betriebs immer schwieriger, da die Leistung der Mission jedes Jahr um 4 Watt abnimmt und die beiden Raumsonden mit abnehmender Leistung abkühlen werden. Außerdem könnten unerwartete Anomalien mit zunehmendem Alter die Funktionalität und Langlebigkeit der Mission beeinträchtigen.

Mit dem Fortschreiten der Mission baut das Voyager-Team sein Vermächtnis kreativer Problemlösung und Zusammenarbeit weiter aus, während die beiden interstellaren Reisenden unser Verständnis des riesigen und geheimnisvollen Kosmos, in dem wir leben, weiter vertiefen.

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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Autor: Star-Light.

Neptun ist von der Sonne aus gesehen der äußerste Planet unseres Sonnensystems. Sein Name stammt vom römischen Gott des Meeres und der Fließgewässer. Seine Existenz wurde bereits lange bevor ihn ein Astronom durch ein Fernrohr sah vermutet.

Durch die Beobachtung von Bahnstörungen der Uranus Bahn kam der französische Astronom Urbain Jean Joseph Leverrier zu dem Schluss, dass es einen weiteren Planeten geben müsse. Gottfried Galle sah Neptun schließlich an der berechneten Position am 23. September 1846 durch sein Teleskop. Neptun hat eine geneigte Achse etwa wie die Erde und damit Jahreszeiten, die aber rund 40 Erdjahre dauern. Er ähnelt am meisten Uranus und wird wie er als Eisriese bezeichnet, obwohl er wärmer als Uranus ist.

Beiden gemeinsam ist auch ein fester Kern im Inneren. Im Gegensatz zur Uranus hat Neptun eine viel aufregendere Atmosphäre mit Wetterphänomenen, wie einem Sturmsystem mit 2100 km/h Windgeschwindigkeit, das Voyager 2 bei seinem Vorbeiflug im August 1989 beobachtete. Auch hier ist die Voyager Sonde bisher der einzige Besucher. 13 Monde wurden entdeckt, von denen Triton der mit Abstand größte ist. Ebenfalls ist ein Ringsystem aus 5 Ringen nachgewiesen worden.

Zahlen Daten und Fakten über den Planeten hat die NASA in englischer Sprache im Neptune Fact Sheet zusammengestellt

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Autor: Star-Light.

Uranus ist der siebte Planet im Sonnensystem von der Sonne aus betrachtet. Er gehört zu den äußeren Planeten jenseits des Asteroidengürtels.

Seine Entdeckung wird Wilhelm Herschel (Astronom 15. Nov 1738 – 25. Aug 1822) zugeschrieben. Er erkannte als erster, dass es sich um einen Planeten handelt. Uranus ähnelt den anderen Gasriesen und ist doch etwas besonderes. Seine Achsneigung beträgt 97,77 Grad. Damit kann man Uranus mit einem vorwärts rollenden Ball vergleichen. Seine Durchschnittstemperatur ist mit -197 Grad die niedrigste im Sonnensystem.

Vieles was wir heute über Uranus wissen verdanken wir der „Grand Tour“ die Voyager 2 durch unser Sonnensystem machte und dabei im Januar 1986 am Uranus vorbei flog.
Bisher sind 27 Monde und 13 Ringe bekannt.

Die Monde sind nach Figuren aus William Shakespeare und Alexander Pope benannt. Im Vergleich mit der Erde hat Uranus die 14,5 fache Masse der Erde und ihren 4-fachen Durchmesser.

Die Atmosphäre besteht hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff (82,5%), Helium 15,2 % und Methan 2,3%. Sollte es noch eine weitere Mission zum Uranus geben, könnte dies zur weiteren Entdeckungen von Ringen, oder Monden führen.

Zahlen Daten und Fakten über den Planeten hat die NASA in englischer Sprache im NASA Uranus Fact Sheet zusammengestellt

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Large Binocular Telescope Observatory.

Io, der innerste und drittgrößte der vier bereits im Januar 1610 entdeckten Galileischen Monde des Planeten Jupiter, ist mit einem Durchmesser von 3.643,2 Kilometern nur wenig größer als der 3.476 Kilometer durchmessende Mond der Erde und stellt trotzdem das mit Abstand geologisch aktivste Objekt im gesamten bisher bekannten Sonnensystem dar. Erste Detailaufnahmen von der Io-Oberfläche fertigten im Jahr 1979 die beiden Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 an. Der Großteil des Wissens über den Mond Io stammt jedoch von dem Orbiter Galileo, welcher das Jupitersystem im Jahr 1995 erreichte und der in den folgenden acht Jahren unter anderem auch mehrere dichte Vorbeiflüge an Io absolvierte.
Die Oberfläche des Jupitermondes Io
Die überwiegend mit Ablagerungen von Schwefel und Schwefeldioxid bedeckte Oberfläche von Io ist sehr eben und weist in der Regel Höhenunterschiede von lediglich etwa einem Kilometer auf. Vereinzelt erheben sich dort allerdings auch bis zu neun Kilometer hohe Berge, welche vermutlich tektonischen Ursprungs sind. Die markantesten Oberflächenstrukturen bilden jedoch mehrere hundert Calderen, welche über Durchmesser von bis zu mehr als 200 Kilometern verfügen. Im Rahmen der dort erfolgenden vulkanischen Eruptionen wird Material mit Geschwindigkeiten von etwa einem Kilometer pro Sekunde ausgestoßen, welches aufgrund der geringen Schwerkraft des Mondes eine Höhe von mehr als 300 Kilometern erreichen kann. Letztendlich fällt das Material jedoch wieder zurück auf die Oberfläche und bildet dort mehrere Kilometer mächtige Ablagerungen.

Dieser Vulkanismus auf Io wurde bereits im Jahr 1979 mittels der Aufnahmen der Raumsonde Voyager 1 nachgewiesen, was seinerzeit für großes Aufsehen sorgte, da dies zugleich der erste direkt erfolgte Nachweis eines in der Gegenwart stattfindenden aktiven Vulkanismus auf einem fremden Himmelskörper war. Das Auftreten dieser Eruptionen variiert allerdings sehr stark. Bereits über einen Zeitraum von nur vier Monaten, welcher zwischen der Ankunft der beiden Voyager-Sonden verging, konnte festgestellt werden, dass Eruptionen in bestimmten Bereichen der Oberfläche zum Erliegen gekommen waren, während sich im gleichen Zeitraum an anderen Stellen neue Ausbruchstellen öffneten. Die Ablagerungen rund um die Calderen hatten sich in diesem Zeitraum bereits ebenfalls deutlich verändert.

Durch den Vergleich mit den rund 20 Jahre später angefertigten Aufnahmen der Raumsonde Galileo ist erkennbar, dass diese permanent erfolgenden Vulkanausbrüche die Oberfläche von Io durch Ablagerungen von ausgeworfenem Material ständig verändern. Io weist dadurch bedingt die jüngste Oberfläche im gesamten Sonnensystem auf. Ihr Alter wird von den Planetologen auf lediglich etwa 10 Millionen Jahre geschätzt. Daher sind auf der Oberfläche dieses Mondes auch kaum Impaktkrater zu erkennen, da diese durch die fortlaufenden planetologischen Prozesse innerhalb kurzer Zeit ‚eingeebnet‘ werden.

Der Vulkan Loki Patera
Der größte der Vulkane auf dem Mond Io wurde – benannt nach dem nordischen Gott des Feuers – mit dem Namen Loki Patera belegt. Hierbei handelt es sich um eine flache vulkanische Vertiefung, in welcher die dichte Lavakruste, die sich auf der Oberfläche eines ausgedehnten Lavasees bildet, in regelmäßigen Abständen in diesem See versinkt. Dies führt zu einem regelmäßig zu beobachtenden Anstieg der Wärmestrahlung aus dieser Region. Mit einem Durchmesser von rund 226 Kilometern erschien dieser Vulkan bisher aber als eine viel zu kleine Struktur, um aus einer Entfernung von mindestens 600 Millionen Kilometern – dies entspricht dem Minimalabstand zwischen dem Jupiter und unserem Heimatplaneten – Details mittels von im optischen oder im infraroten Licht arbeitenden Beobachtungsinstrumenten von der Erde aus abzubilden.

Bereits am 24. Dezember 2013 ist es jedoch einem internationalen Team von Astronomen, dem auch mehrere Mitarbeiter der Max-Planck-Institute für Radioastronomie (MPIfR) und für Astronomie (MPIA) in Bonn und Heidelberg angehörten, gelungen, den Vulkan Loki von der Erde aus mit einer sehr hoher räumlichen Auflösung im Detail sichtbar zu machen und dabei im nahen Infrarotbereich des Lichtspektrums auch einen gerade erfolgenden Ausbruch des Vulkans zu dokumentieren. Auf den entsprechenden Aufnahmen des Jupitermondes erscheint Loki Patera als ein auffälliger heller Fleck. Diese Färbung wird durch das Entweichen einer intensiven Wärmestrahlung hervorgerufen.

Das Large Binocular Telescope
Für ihre Studie nutzten die daran beteiligten Astronomen das Large Binocular Telescope (abgekürzt „LBT“) auf dem Mount Graham im US-Bundesstaat Arizona. Dieses Teleskop wird im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Forschungseinrichtungen aus den USA, Italien und Deutschland betrieben. Das LBT besteht aus zwei Hauptspiegeln mit einer Öffnung von jeweils 8,4 Metern, welche in einem Abstand von sechs Metern zueinander auf einer gemeinsamen Montierung befestigt sind. Kombiniert erreichen die beiden Optiken die gleiche Lichtsammelleistung wie ein einzelnes Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 11,8 Metern. Das von den beiden Einzelspiegeln aufgefangene Licht kann interferometrisch überlagert werden, wodurch eine sehr hohe Auflösung erreicht wird, welche der optische Auflösung eines 22,8-Meter-Spiegels entspricht.

„Wir überlagern das von den zwei sehr großen Einzelspiegeln empfangene Licht in kohärenter Weise derart, dass die Spiegel zu einem virtuellen Riesenteleskop verbunden werden“, so Albert Conrad von der University of Arizona, der Erstautor der entsprechenden Veröffentlichung und am Large Binocular Telescope Observatory (abgekürzt LBTO) tätiger Wissenschaftler. „Auf diese Weise konnten wir zum ersten Mal die unterschiedlichen Helligkeiten im Bereich des Kratersees von Loki vermessen, welche von verschiedenen Regionen ausgehen.“

Für Phil Hinz, dem Leiter des Large Binocular Telescope Interferometer-Projekts (abgekürzt LBTI) vom Steward-Observatorium der University of Arizona, ist dieses Resultat das Ergebnis einer fast 15 Jahre andauernden Entwicklungsarbeit. Der Astronom betont zudem, dass die Beobachtung von Io nur eine der einzigartigen Möglichkeiten des LBTI darstellt.

„Wir haben das LBTI entwickelt, um Aufnahmen mit einer extrem hohen Auflösung zu erhalten, aber auch dafür, um Staub und sehr lichtschwache Planeten um nahe gelegene Sterne zu entdecken. Auch die kürzlich erfolgten Beobachtungen der Sterne Eta Corvus und HR 8799 [Raumfahrer.net berichtete] sind großartige Beispiele für das Potential, das in diesem System steckt.“

Angefertigt wurden die Io-Aufnahmen mit einem Instrument names LMIRcam. Hierbei handelt es sich um eine im Infrarotbereich von drei bis fünf Mikrometern Wellenlänge arbeitende Kamera, welche im Rahmen einer Doktorarbeit von Jarron Leisenring an der University of Virginia entwickelt wurde.

„Diese Beobachtungen stellen für mich und das ganze Team einen Meilenstein dar. Mit der interferometrischen Kombination der Spiegel haben wir jetzt den entscheidenden Schritt unternommen, um das volle Potential des LBT auszuschöpfen und eine Fülle von neuen wissenschaftlichen Möglichkeiten anzusteuern“, so Dr. Leisenring, der mittlerweile als Instrumentwissenschaftler für die Infrarotkamera NIRCam für das zukünftige James-Webb-Weltraumteleskop am Steward-Observatorium tätig ist.

Um eine Aufnahme mit höchster Auflösung zu erzielen musste jedoch zunächst eine große Zahl von LMIRcam-Rohbildern verarbeitet werden. „Die aufgenommenen Rohbilder sind von Interferenzmustern überzogen und haben dadurch eine nur begrenzte Bildschärfe“, so Professor Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. „Mit modernen interferometrischen Bildrekonstruktionsmethoden, sogenannten Entfaltungsmethoden, ist es uns jedoch möglich, eine wirklich spektakuläre Bildauflösung zu erreichen.“

„Es ist sehr wichtig, unterschiedlichen Bildverarbeitungsmethoden zu entwickeln und anzuwenden, damit auch feinste Bilddetails mit hoher Zuverlässigkeit rekonstruiert werden können“, ergänzt Mario Bertero, Professor für Informationswissenschaften an der Universität von Genua in Italien. Dabei gelang es den an der Untersuchung des Jupitermondes beteiligten Wissenschaftler Daten zu gewinnen, durch deren Auswertung sich auch neue Einblicke in den auf Io aktiven Vulkanismus ergeben könnten.

Neue Erkenntnisse
„Während wir vorher bereits über die Jahre hinweg immer wieder ein helles Aufblitzen von Loki sahen, zeigen diese phantastischen Aufnahmen des LBTI jetzt erstmals, dass dieses Aufleuchten jeweils gleichzeitig in unterschiedlichen Regionen auftritt“, so Imke de Pater, Professorin an der University of California in Berkeley/USA. „Dies ist ein starkes Indiz darauf, dass es sich bei der abgebildeten hufeisenförmigen Struktur – wie schon bereits in der Vergangenheit angenommen wurde – höchstwahrscheinlich um einen aktiven Lavasee mit einem variablen Aussehen handelt.“

Neben dem Vulkan Loki sind auf den mit dem LBT erstellten Aufnahmen von Io noch 15 weitere, allerdings deutlich schwächere Ausbruchsstellen erkennbar. Zwei dieser beobachteten Eruptionszonen waren den Wissenschaftlern zuvor unbekannt.

„Zwei der vulkanischen Strukturen auf Io treten an neuen aktiven Plätzen auf“, erklärt die Doktorandin Katherine de Kleer von der University of California. „Sie befinden sich in einem Gebiet namens Colchis Regio, wo erst wenige Monate zuvor eine enorme Eruption stattgefunden hat. Bei diesen jetzt neu entdeckten Strukturen könnte es sich durchaus um die Nachwehen dieser Eruption handeln. Die hohe Genauigkeit des LBTI ermöglicht es uns, die Restaktivität in dieser Region in verschiedenen Bereichen getrennt darzustellen. Hierbei könnte es sich um Lavaflüsse handeln.“

„Die Untersuchung dieser sehr dynamischen vulkanischen Aktivität auf Io, welche die Oberfläche ständig verändert, gibt uns auch Hinweise auf den Aufbau und die innere Struktur dieses Mondes“, so Chick Woodward von der University of Minnesota, ein weiterer der an dieser Studie beteiligten Wissenschaftler. „Hierdurch bereiten wir auch den Weg für zukünftige NASA-Missionen wie den Io Volcano Observer.“

Durch die elliptische Umlaufbahn von Io um seinen Planeten, welcher in einem Abstand von durchschnittlich lediglich 421.800 Kilometern um den Jupiter verläuft, wirken extrem starke Gezeitenkräfte auf Io ein. Dabei wird das Innere des Mondes regelrecht ‚durchgeknetet‘. Diese extrem starke Gezeitenkräfte sind mit dem Quetschen einer reifen Orange vergleichbar, wobei der Fruchtsaft durch Risse in der Schale herausgedrückt wird.

Auch Christian Veillet, der Direktor des LBTO ist von den Aufnahmen begeistert und richtet seinen Blick zugleich in die Zukunft, wo den Astronomen in einigen Jahren noch größere und leistungsfähigere Teleskope zur Verfügung stehen werden.

„Das einzigartige binokulare Design des LBT zeigt jetzt seine Fähigkeit zur Auflösung von Strukturen, die ansonsten nur ein Einzelteleskop der 23-Meter-Klasse erreichen könnte. Die jetzt veröffentlichten spektakulären Resultate des Jupitermondes Io sind eine Anerkennung für viele Mitarbeiter, die an das LBT-Konzept geglaubt und viele Jahre harter Arbeit in seine Realisierung investiert haben. Obwohl es noch eine Menge Arbeit bedeutet, die Kombination der beiden Optiken zu einem interferometrisch arbeitenden Teleskop noch weiter zu perfektionieren, können wir jetzt bereits feststellen, dass das Large Binocular Telescope einen Wegbereiter für die nächste Generation von Riesenteleskopen darstellt, die erst in frühestens einem Jahrzehnt ihren Betrieb aufnehmen werden.“

Die hier kurz vorgestellten Ergebnisse der Untersuchung des Vulkans Loki Patera auf dem Jupitermond Io wurden von Albert Conrad et al. am 30. April 2015 unter dem Titel „Spatially Resolved M-band Emission from Io’s Lok Patera-Fizeau Imaging at the 22.8 m LBT“ in der Fachzeitschrift The Astronomical Journal publiziert.

Derartige erdgebundene Beobachtungen stellen neben Beobachtungen durch die in Erdnähe befindlichen Weltraumteleskope bis auf weiteres die einzige Möglichkeit dar, den Jupitermond Io eingehender zu untersuchen. Zwar wird bereits am 4. Juli 2016 die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Juno in eine Umlaufbahn um den größten Planeten unseres Sonnensystems eintreten. Diese ist jedoch mit keinem leistungsstarken Kamerasystem ausgestattet und wird sich im Rahmen der geplanten einjährigen Untersuchung des Jupiters in erster Linie auf dessen inneren Aufbau sowie auf die Atmosphäre und das Magnetfeld konzentrieren. Untersuchungen der Jupitermonde werden dabei nicht erfolgen. Und auch die von der europäischen Weltraumagentur ESA mit einem derzeitigen Startdatum im Juni 2022 geplante Jupitersonde JUICE wird nach dem Erreichen ihrer Umlaufbahn um den Gasriesen im Januar 2030 in den folgenden 3,5 Jahren den Mond Io nach dem derzeitigen Planungsstand wohl leider eher ’stiefmütterlich‘ behandeln.

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• Jupitermonde

Fachartikel von Albert Conrad et al.:

• Spatially Resolved M-band Emission from Io’s Lok Patera-Fizeau Imaging at the 22.8 m LBT (Volltext, engl.)

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Die am 20. August 1977 gestartete Raumsonde ist nun seit fast 33 Jahren im Weltraum unterwegs. Sie ermöglichte mit ihren Beobachtungsinstrumenten aufsehenerregende Entdeckungen und schickt noch immer regelmäßig wissenschaftliche Daten zur Erde.

Über 21 Milliarden Kilometer hat Voyager 2 mittlerweile zurückgelegt. Auf ihrem Weg Richtung interstellarem Raum zog sie an den Gasriesen in unserem Sonnensystem vorbei und untersuchte diese sowie deren Umgebung. Unter anderem fand die Sonde einen großen dunklen Fleck auf Neptun und maß auf diesem Planeten Windgeschwindigkeiten von 450 Metern pro Sekunde.

Von der Sonne ist Voyager 2 jetzt fast 14 Milliarden Kilometer entfernt und bewegt sich an der Grenze der Heliosphäre, dem Einflussbereich unserer Sonne. Ein sich etwa mit Lichtgeschwindigkeit bewegendes Radiosignal von der Erde zur Sonde benötigt derzeit rund 12,8 Stunden.

Raumcon:

• Voyager / Pioneer 10 + 11

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Am 22. April waren erstmals die wissenschaftlichen Daten in einem unverständlichen Format auf der Erde eingetroffen. Daraufhin hatte man die Sonde am 30. April zunächst in einen Modus versetzt, in dem nur Daten über deren Status übermittelt werden, um das Problem in Ruhe analysieren zu können. Dazu ließ man sich am 12. Mai ein komplettes Speicherabbild zur Erde übertragen.

Am 17. Mai war klar, dass der Fehler durch ein einziges falsches Bit (1 statt 0) im Speicher eines Computers des Flugdatensystems verursacht wurde. Dieser Computer bereitet die Daten vor der Übertragung in einem bestimmten Format auf. Mit der Erfassung oder Steuerung selbst hat er nichts zu tun.

Am 19. Mai schickten die verantwortlichen Techniker einen Reset-Befehl für diesen Computer zur Sonde. Dieser Reset wurde auch erfolgreich ausgeführt. Daraufhin erhielt man am 23. Mai erstmals wieder korrekt formatierte Daten am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (USA). In den nächsten Wochen behalten die Techniker den entsprechenden Computer unter besonders aufmerksamer Kontrolle, sind aber optimistisch, dass das Problem mit dem Reset gelöst sein könnte.

Voyager 2 startete am 20. August 1977 und flog an allen vier Gasplaneten unseres Sonnensystems vorbei. Dabei wurden viele Aufnahmen der Planeten und ihrer Monde angefertigt und zahlreiche weitere Daten über Magnetfeld, Strahlungsumfeld, Sonnenwind oder Partikeldichte erfasst und zur Erde übermittelt. Die Sonde passierte im Juli 1979 den Jupiter, im August 1981 Saturn, im Januar 1986 Uranus und im August 1989 den Planeten Neptun. Am 30. August 2007 durchflog Voyager 2 eine Schockfront, welche die erste äußere Grenze unseres Sonnensystems darstellt. Hier werden die Partikel des Sonnenwindes durch die Wechselwirkung mit interstellarem Gas abrupt abgebremst (Termination Shock).

Aufgrund der durch einen Radioisotopengenerator zur Verfügung gestellten Energie könnte die Sonde noch bis etwa 2020 funktionieren und Daten über den interstellaren Raum zur Erde übermitteln. Voyager 2 ist im Augenblick etwa 13,8 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt.

Raumcon:

• Thread zu Voyager 1 & 2 sowie Pioneer 10 & 11 ab 7. Mai

Der Beitrag Voyager 2 funkt wieder verständlich erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Weil die wissenschaftlichen Daten an Bord von Voyager 2 nicht mehr so formatiert werden, dass sie nach dem Empfang auf der Erde sinnvoll verwendet werden können, wurde die Sonde in einen Modus versetzt, in dem sie nur noch Statusdaten über Flug und Zustand des Raumfahrzeugs sendet. Am 1. Mai 2010 empfangene Telemetrie zeigt, dass sich das Raumfahrzeug an sich in gutem Zustand befindet, und die Ursache für die unlesbaren Wissenschaftsdaten vermutlich im System zur Aufbereitung der Flugdaten (flight data system) zu suchen ist.

Am 22. April 2010 trat zum ersten Mal eine auffällige Veränderung in den von Voyager 2 zur Erde geschickten Daten auf. Nachdem man noch ein vorher geplantes Rollmanöver der Sonde abgewartet hatte, wurden zur Analyse der Anomalie vorgesehene Kommandos am 30. April 2010 Richtung Sonde ins All ausgestrahlt. 13 Stunden dauerte ihr Weg zur am 20. August 1977 gestarteten Sonde, teile NASAs Jet Propulsion Lab (JPL) aus dem kalifornischen Pasadena am 6. Mai 2010 mit.

Nach Vorbeiflügen an den Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun ist die von drei Radioisotopengeneratoren mit Strom versorgte Voyager 2 mittlerweile rund 13,8 Milliarden Kilometer entfernt von der Erde. Mit einem Verstummen der Sonde wird derzeit im Jahre 2020 gerechnet, wenn die Radioisotopengeneratoren nicht mehr genug Strom zur Versorgung der Systeme der Sonde liefern können, und nicht vorher technische Probleme zur Beendigung der Aktivität der Sonde führen.

Raumcon:

• Voyager / Pioneer 10 + 11

Der Beitrag Voyager 2 sendete kryptische Daten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: NASA/Space.com.

Definiert wird die Grenze des Sonnensystems durch den Sonnenwind: Von der Sonne ausgehend, breitet er sich zunächst mit sehr hoher Geschwindigkeit ungehindert im Sonnensystem aus, verliert dabei nur allmählich an Geschwindigkeit. Dann, schon jenseits der Bahn des Pluto, sinkt an der so genannten „Termination shock“-Grenze seine Geschwindigkeit rapide, denn dort beginnen die Sonnenwindteilchen auf andere geladene Partikel aus dem interstellaren Raum zu treffen und sich mit ihnen zu vermischen. Jenseits der Vermischungszone („Heliosheath“) gewinnt dann das interstellare Gas die Oberhand über den Sonnenwind und beendet damit die Heliosphäre.

Insgesamt kann man sich das Sonnensystem wie einen Kometen vorstellen, der sich durch einen „Sternenwind“ aus geladenen Partikeln bewegt und dabei einen Schweif hinter sich her zieht.

Voyager 1, die 34 Grad nördlich fliegt, bemerkte vor knapp drei Jahren das allmähliche Nahen der „Termination shock“-Grenze daran, dass ihr Partikeldetektor mehr und mehr Teilchen wahrnahm, die sich nicht vom Sonnensystem weg, sondern zu ihm hin bewegten. Dies geschah, als die Sonde sich in einer Entfernung von 85 AE von der Sonne befand (1 Astronomische Einheit = 150 Mio. Kilometer, die Entfernung Sonne-Erde), also etwa 12,8 Mrd. Kilometer.

Voyager 2 hingegen, die 26 Grad südlich fliegt und etwas langsamer als Voyager 1 ist, meldet dieses Phänomen bereits jetzt, in einer Entferung von nur 76 AE = 11,4 Mrd. Kilometern von der Sonne, und damit eigentlich zu früh.

„Wir schließen daraus, dass die Termination-shock-Grenze an der Stelle, wo Voyager 2 ist, um einiges näher an der Sonne sein muss als dort, wo Voyager 1 ist“, sagte Edward Stone vom JPL der NASA, der an dem Projekt seit seinen Anfängen mitgearbeitet hat und heute leitender Projektwissenschaftler des allerdings nur noch recht kleinen Teams ist.

Wissenschaftler glauben, dass die beobachteten Diskrepanzen durch ein bisher unbekanntes interstellares Magnetfeld verursacht werden könnten, das die südliche Hälfte der Heliosphäre nach innen drückt und die nördliche Hälfte nach außen wölbt. Voyager 2 wird die exakte südliche Position der „Termination shock“-Grenze herausfinden, wenn sie sie irgendwann vor Ende nächsten Jahres kreuzt. Dann werden die Wissenschaftler auch eine bessere Vorstellung davon gewinnen, wie stark das magnetische Feld außerhalb der Heliosphäre ist.

Außerdem meldete Voyager 2, dass die „Termination shock“-Grenze im Süden eine Quelle von Ionen niedriger Energie ist, ebenso wie es ihre Schwestersonde aus dem Norden meldete. Entgegen früheren Vorhersagen fand allerdings keine der beiden Voyagersonden eine Quelle von anomaler kosmischer Strahlung höherer Energie.

Beide Voyagers wurden bereits 1977 gestartet, besuchten im Laufe der 1980er und 1990er Jahre alle äußeren Riesenplaneten und bereiteten den Weg für Missionen wie Galileo sowie Cassini und New Horizons, die heutzutage für Furore sorgen. Beide Sonden funken noch immer täglich die Messwerte ihrer Instrumente zur Erde und dürften dank plutoniumgestützter Energieversorgung noch bis 2020 funktionsfähig bleiben.

Der Beitrag Voyager 2 misst asymmetrische Heliosphäre erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: NASA.

Einleitung

Neptun, der achte Planet des Sonnensystems, wurde nicht am Teleskop, sondern am Schreibtisch „entdeckt“. Dabei entdeckte man eigentlich nur eine störende Masse, die auf einen weiteren großen Planeten schließen ließ. So berechneten John Couch Adams und Urbain Jean Joseph Leverrier unabhängig voneinander die Neptunbahn. Gottfried Galle und sein Assistent Heinrich D’Arrest fanden ihn schließlich nahe der berechneten Position am 23. September 1846.
Dieser Artikel ist in folgende Kapitel unterteilt:

Lage und Einordnung

Aufbau und Atmosphäre

Monde

Fakten

Lage und Einordnung

Neptun läuft in 165 Jahren einmal um die Sonne – auf einer annähernd kreisförmigen Bahn. Da sich der neunte Planet unseres Sonnensystems, Pluto, auf einer stark elliptisch geformten Umlaufbahn um unser Zentralgestirn bewegt und dabei sogar die Neptunbahn kreuzt, kommt Neptun mit schöner Regelmäßigkeit die Ehre zu, die Position des äußersten Planeten unseres Sonnensystems einzunehmen: Alle 248 Jahre (so lange dauert ein Pluto-Jahr) ist Neptun für 20 Jahre weiter von der Sonne entfernt als Pluto – zuletzt war dies von 1979 bis 1999 der Fall.
Neptun hat mit 49.528 Kilometer Durchmesser eine etwas geringere Größe als Uranus und ist der kleinste der vier großen Gasriesen unseres Sonnensystems. Im gleichen Jahr wie Neptun wurde auch sein erster Mond – Triton – entdeckt. Den zweiten Trabanten entdeckte man erst 1949, und Voyager 2 lieferte beim Vorbeiflug 1989 Aufnahmen von sechs weiteren Monden. In den Jahren 2002 und 2003 wurden mit erdgebundenen Teleskopen noch einmal fünf Monde entdeckt, so dass die Gesamtzahl der bekannten Neptun-Monde auf 13 gestiegen ist.

Aufbau und Atmosphäre

Die Atmosphäre des Gasriesen besteht – wie für diese Planetenklasse üblich – hauptsächlich aus den Gasen Wasserstoff und Helium. Außerdem sind Methan und Ammoniak nachgewiesen worden. Die Farbe des Planeten ist ein helles blau, was durch das Methan in der Atmosphäre verursacht wird, da es das rote Licht absorbiert. Besonders auffällig an der Neptunatmosphäre sind weiße Wolken, die sich der Sonde Voyager 2 zeigten, sowie ein großer dunkler Fleck (gigantischer Wirbelsturm) ähnlich wie beim Jupiter. In 16 Stunden und 3 Minuten rotiert Neptun um sich selbst. Der große dunkle Fleck rotiert in nur 18 Stunden um den Planeten. Dies ist ein Indiz für gewaltige Windgeschwindigkeiten in der Atmosphäre, die dreimal stärker als die ohnehin schon beeindruckenden Stürme des Jupiter sind – angesichts der enormen Entfernung zur Sonne und der deswegen nur geringen Energiemenge, die auf die Neptunatmosphäre einwirkt, ein erstaunlicher Umstand. Bei Beobachtungen des Hubble Space Telescope 1995 ließ sich der große dunkle Fleck allerdings nicht mehr aufspüren. Die Neptunatmosphäre hat eine Temperatur von etwa -190° C, was ausreicht, dass Methan Flocken bilden kann und zur Bildung der weißen Wolken beiträgt.

Die Rotationsachse des Planeten ist gegenüber der Ebene seiner Umlaufbahn um 30 Grad geneigt. Diese große Achsenneigung – der entsprechende Wert für die Erde beträgt nur etwa 23 Grad – führt zu ausgeprägten Jahreszeiten auf Neptun, die jeweils 41 Jahre dauern. Vor einigen Jahren entdeckte das Weltraumteleskop Hubble Veränderungen in der Neptunatmosphäre, die jahreszeitlich bedingt sein könnten – sollte diese Theorie stimmen so wäre dies ein weiterer Beleg dafür, wie stark der Einfluss der Sonne selbst in großen Entfernungen noch ist.

Neptun besitzt wie Saturn und Uranus ein Ringsystem, das aber eher vergleichbar mit den ebenfalls unscheinbaren Ringen des Uranus ist. Die von der Voyager 2-Sonde entdeckten Ringe scheinen relativ jung zu sein. In ferner Zukunft allerdings könnte Neptun dem derzeitigen Ring-König Saturn den Rang streitig machen: Der größte Mond Triton wird sich irgendwann in 10 bis 100 Millionen Jahren Neptun so weit genähert haben, dass er aufgrund der Gezeitenkräfte auseinander brechen und dabei ein beeindruckendes Ringsystem bilden wird.

Monde

Triton ist der mit Abstand größte Mond des Neptunsystems und mit rund 2.700 Kilometer Durchmesser nur knapp ein Viertel kleiner als unser Erdenmond. Alle übrigen zwölf Monde sind mit den Attributen „klein“ beziehungsweise „winzig“ gut beschrieben, liegen ihre Durchmesser doch nur zwischen 14 und etwa 400 Kilometer. Interessanterweise entdeckte der berühmte niederländisch-amerikanische Planetenforscher Gerard Kuiper 1949 mit dem rund 340 Kilometer durchmessenden Nereid als zweiten Neptunmond nicht etwa die Nummer Zwei auf der Größenskala, sondern die Nummer Drei. Dies liegt daran, dass der mit ca. 400 Kilometer Durchmesser zweitgrößte Mond Proteus gerade einmal sechs Prozent des spärlichen einfallenden Sonnenlichts reflektiert und daher nur sehr schwer auszumachen ist. Nereid zeichnet sich übrigens durch eine der exzentrischsten bisher entdeckten Umlaufbahnen aus: während er Neptun auf seinem Orbit am planetennächsten Punkt (dem so genannten Perizentrum) bis auf 1,35 Millionen Kilometer nahe kommt entfernt er sich am planetenfernsten Punkt (dem Apozentrum) ganze 9,62 Millionen Kilometer von ihm!
Wenngleich die Neptunmonde in ihrer Vielfalt und Größe nicht mit den Monden von Saturn oder Jupiter konkurrieren können, so weisen sie doch einige interessante und teilweise einzigartige Eigenschaften auf. Triton beispielsweise ist der kälteste bisher in unserem Sonnensystem entdeckte Himmelkörper. Auf seiner eisigen Oberfläche, die von gefrorenem Stickstoff bedeckt ist und daher einen Großteil der einfallenden Sonnenstrahlung reflektiert, herrschen Temperaturen von -235° C – nur wenig über dem absoluten Nullpunkt von -273° C! Trotz der eisigen Temperaturen kommt es auf Triton zu interessanten Phänomenen: Voyager 2 konnte Geysire aus gasförmigen Stickstoff und Staub beobachten, die von der Oberfläche des Mondes acht Kilometer hoch in die extrem dünne „Atmosphäre“ emporstiegen.

Doch nicht nur seine bodenlos tiefe Temperatur macht diesen von großen Rissen durchzogenen Trabanten interessant: Er ist der einzige bekannte große Mond, der einen Planeten in retrograder Richtung umkreist, d.h. Triton umkreist Neptun entgegen der Rotationsrichtung des Planeten. Üblicherweise wird ein solches Verhalten bei natürlichen Satelliten als Indiz dafür gewertet, dass der Mond irgendwann einmal vom Planeten „eingefangen“ wurde und nicht gemeinsam mit ihm entstanden ist. Triton nähert sich immer weiter der Neptunoberfläche an und wird in ferner Zukunft – irgendwann in einigen Dutzend Millionen Jahren – ein spektakuläres Ende erleben: Sobald der Mond eine kritische Distanz zu Neptun unterschritten hat, werden die Gezeitenkräfte ihn zerreißen, und mit einiger Wahrscheinlichkeit werden seine Trümmer dann ein beeindruckendes Ringsystem um den Planeten bilden.

Fakten

Verwandte Webseiten:

• Voyager 1– und Voyager 2-Homepage (englisch)
• Solarviews.com (englisch/deutsch)
• Solar System Exploration: Neptune (englisch)

Der Beitrag Der Neptun erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA.

Einleitung

Der drittgrößte Planet unseres Sonnensystems ist nach einer Gottheit der griechischen und römischen Mythologie benannt. Dort war Uranus der erste Gott des Himmels und mit Gaia, der Göttin der Erde, verheiratet. Ähnlich wie Jupiter und Saturn ist auch Uranus ein so genannter Gasriese und mit einem Ringsystem sowie einer Vielzahl von Monden ausgestattet.
Uranus war der erste Planet, der erst nach Erfindung des Teleskops im Jahre 1609 durch Galileo Galilei entdeckt wurde. Der deutsch-britische Astronom William Herschel entdeckte ihn am 13. März 1781, obwohl er schon im Jahr 1690 durch den ersten englischen Hofastronomen John Flamsteed (und vor Herschels Entdeckung noch von mindestens vier weiteren Astronomen) gesichtet worden war. Flamsteed hielt Uranus jedoch irrtümlich für einen Stern und katalogisierte ihn unter der Bezeichnung 34 Tauri. Doch auch Herschel erlag zunächst einem Irrtum und nahm eine Zeitlang an, dass er einen Kometen entdeckt hätte.

Seine heutige, auf den Vorschlag des deutschen Astronomen Johann Bode zurückgehende Bezeichnung setzte sich erst Mitte des 19. Jahrhunderts durch. Von Herschel erhielt er zunächst den Namen Georgium Sidus, eine Referenz an den König Georg III. von England, dem Förderer Herschels, während er zeitweise auch nach seinem Entdecker Herschel genannt wurde. Im Jahr 1787 entdeckte der Komponist und Astronom dann auch noch zwei Uranus-Monde.

Dieser Artikel ist in folgende Kapitel unterteilt:

Lage und Einordnung

Aufbau und Atmosphäre

Monde

Das Ringsystem

Missionen

Fakten

Lage und Einordnung

Uranus ist nach Jupiter und Saturn der drittgrößte Planet des Sonnensystems und zählt zu den so genannten Äußeren Planeten. Von der Sonne aus gezählt ist er der siebte Planet und mit rund 2,8 Milliarden Kilometer fast zwanzigmal so weit wie die Erde von der Sonne entfernt, weswegen er 84 Jahre für einen Umlauf benötigt. Bis heute sind 27 Monde entdeckt worden, womit er in der entsprechenden Rangliste in unserem Sonnensystem auf Platz drei liegt. Uranus‘ Umlaufbahn um die Sonne weicht nur wenig mehr als die der Erde von einer Kreisform ab.

Ausgesprochen exotisch ist die Anordnung der Rotationsachse des Planeten, die fast genau im rechten Winkel zur Ebene seiner Umlaufbahn liegt (bei der Erde beträgt diese Neigung der Rotationsachse gegenüber der so genannten Ekliptik nur etwa 23 Grad). Als Ursache für diese einzigartige Ausrichtung der planetaren Rotationsachse wird der Zusammenprall mit einem anderen, planetengroßen Himmelskörper in der Frühzeit von Uranus vermutet. Ähnlich exotisch sind auch die Magnetpole des Planeten angeordnet, denn die Achse des Magnetfeldes ist gegenüber der Rotationsachse um 60 Grad geneigt und noch dazu um ein Drittel des Uranusdurchmessers vom Planetenzentrum verschoben.

Aufbau und Atmosphäre

Auch Uranus ist einer der so genannten Gasriesen ohne feste, klar definierte Oberfläche. Der Großteil seiner Masse (rund 80 Prozent) ist in einem ausgedehnten Kern aus gefrorenem Material konzentriert, im Wesentlichen eine Komposition aus Wasser, Methan und Ammoniak. Seine stürmische Atmosphäre – die amerikanische Raumsonde Voyager 2 hat Winde zwischen 100 und 600 Stundenkilometer gemessen – besteht fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium, ähnelt in dieser Hinsicht also Jupiter und Saturn.

Dass sich Uranus dem Betrachter blau-grün präsentiert liegt an dem Methan in den obersten Schichten der Atmosphäre: dieses Gas absorbiert rotes Licht und reflektiert blaues Licht sehr gut. Die von Voyager 2 und dem Hubble Space Telescope beobachteten filigranen Wolken bestehend eventuell aus gefrorenen Methan-Kristallen. Die Temperatur in der Atmosphäre liegt an der Wolkenobergrenze bei etwa -215° C.

Diese wegen der großen Entfernung zur Sonne extrem niedrige Temperatur ist auch der Grund dafür, warum es auf Uranus trotz der eigentümlichen Neigung der Rotationsachse des Planeten gegenüber der Ekliptik nur geringe Temperaturunterschiede zwischen der von der Sonne beschienenen und der im Schatten liegenden Hälfte gibt: Die Sonne hat einfach nicht genug Kraft, um die Temperatur der ihr zugewandten Planetenseite deutlich zu erwärmen.

Die durchschnittliche Dichte des Planeten liegt bei nur 1,3 g/cm³ und damit deutlich unter dem vergleichbaren Wert für die Erde, der bei rund 5,5 g/cm³ liegt.

Monde

Die Uranus-Monde sind allesamt keine Giganten, misst doch der größte und bereits 1787 von Herschel entdeckte Mond Titania gerade einmal 1.578 Kilometer im Durchmesser (zum Vergleich: beim Erdenmond beträgt dieser Wert 3.475 Kilometer). Dafür kann der Planet mit einer veritablen Anzahl von 27 Monden aufwarten, von denen die meisten allerdings nur einige Dutzend Kilometer durchmessen. Die Monde dieses Planeten sind übrigens nicht – wie sonst üblich – nach Figuren aus der griechischen Mythologie, sondern nach Charakteren aus Werken der Schriftsteller Shakespeare und Alexander Pope benannt worden.

Bis zum Vorbeiflug der amerikanischen Raumsonde Voyager 2 waren gerade einmal fünf Monde entdeckt worden: Titania und Oberon von William Herschel im Jahr 1787, Ariel und Umbriel 1851 von William Lassell sowie Miranda 1948 von dem niederländisch-amerikanischen Astronomen und Planetenforscher Gerard Kuiper. Bei der Auswertung der Voyager 2 – Aufnahmen wurden dann noch einmal zehn neue Monde (die allerdings teilweise keine zwanzig Kilometer groß waren) entdeckt, die übrigen bis heute entdeckten zwölf Monde sind allesamt erst in den letzten Jahren mit bodengestützten Teleskopen und dem Weltraumteleskop Hubble aufgespürt worden. Aufgrund der enormen Distanz zum Uranus und ihrer geringen Größe ist bis heute nur sehr wenig über die in den letzten Jahren entdeckten Monde bekannt.

Von den alles in allem eher unspektakulären Uranus-Monden hebt sich nur Miranda vor. Dieser etwa 240 Kilometer durchmessende Mond wirkt wie eine willkürliche Aneinanderhäufung verschiedenster geologischer Schichtungen und Formationen, wobei nicht wirklich klar ist, wie dieses uneinheitliche Erscheinungsbild zustande gekommen ist. Eine Theorie vermutet mehrere schwere Erschütterungen – beispielsweise durch Kollisionen -, die diesen Mond im Laufe seiner Entwicklungsgeschichte erschüttert und so zu dem heutigen inhomogenen Bild geführt haben könnten. Unter anderem glänzt er mit einem Canyon, der rund zwölfmal so tief wie der berühmte Grand Canyon in den USA ist, und verfügt sowohl über geologisch alte wie junge Gebiete.

Fünf der bisher bekannten 27 Monde sind so genannte Irreguläre Monde, d.h. sie ziehen weit entfernt vom Uranus auf stark exzentrischen oder gegenüber der Rotationsebene des Planeten stark geneigten Orbits ihre Bahn. Die beiden innersten und winzigen Monde Cordelia und Ophelia sind so genannte Hirtenmonde für den Epsilon-Ring des Planeten. Eine faszinierende Besonderheit des uranischen Mondsystems ist ein Schwarm von acht kleinen Trabanten, die in einer derartig schmalen Region um den Planeten kreisen, dass sie eigentlich längst miteinander hätten kollidieren müssen – warum dies bisher nicht geschehen ist, bleibt rätselhaft.

Das Ringsystem

Das Ringsystem von Uranus ähnelt dem des Jupiter. Auch dieses Ringsystem ist eher unscheinbar und nicht annähernd mit den faszinierenden Saturn-Ringen vergleichbar. Daher dauerte es trotz immer besserer Teleskoptechnik auch bis zum Jahr 1977, als zufällig die bis dahin unbekannten Uranus-Ringe entdeckt wurden. Bis heute sind insgesamt elf unterscheidbare Ringe entdeckt worden.

Auslöser der Entdeckung war eine so genannte Okkultation (Sternenbedeckung), bei der Uranus sich – von der Erde aus gesehen – vor einen Stern schob. Verschiedene Astronomen wollten die Gelegenheit nutzen, um dabei mehr über den Planeten zu erfahren (zum Beispiel können Informationen über das Vorhandensein und die Zusammensetzung einer planetaren Atmosphäre gewonnen werden, wenn das Sternenlicht auf seinen Weg zum Teleskop durch die Atmosphäre des zu untersuchenden Planeten läuft). Zu ihrer Überraschung schien der Stern schon kurz vor dem errechneten Zeitpunkt der Bedeckung mehrmals zu blinken, was durch die Uranus-Ringe verursacht wurde. Insgesamt wurden damals sechs Ringe entdeckt, weitere neun Jahre später, und nach dem Vorbeiflug von Voyager 2 stieg die Zahl schließlich auf elf.

Die Ringe umgeben den Planeten auf seiner Äquatorialebene und unterscheiden sich von den Jupiter- und Saturnringen vor allem durch feinen Staub, der zwischen allen Ringen zu sehen ist. Die zehn äußeren Ringe sind dunkel, schmal und dünn, während der innerste Ring breit und diffus ist.

Missionen

Die einzige Raumsonde, die bis heute Uranus besuchte, war die amerikanische Sonde Voyager 2. Zum Leidwesen der Planetenforscher flog Voyager 2 jedoch nur an dem Planeten vorbei und ging nicht in einen Orbit, so dass auch nur relativ wenig Zeit für die Erhebung von Messdaten und das Anfertigen von Aufnahmen von Uranus, seinen Ringen und Monden zur Verfügung stand.

Doch natürlich brachte Voyager 2 ine Flut neuer Daten und Erkenntnisse über diesen Planeten zur Folge. Wie bereits erwähnt wurden auf den Aufnahmen der Raumsonde alleine zehn neue Monde entdeckt, und auch die Struktur des Ringsystems konnte erstmals im Detail untersucht werden. Die Raumsonde raste in nur etwa 80.000 Kilometer Entfernung an dem Planeten vorbei, bevor es weiter Richtung Neptun ging.

Auf absehbare Zeit ist keine neue Forschungsmission zum Uranus geplant, so dass für die nähere Zukunft alleine durch die immer leistungsfähigeren erdgebundenen sowie durch zukünftige Weltraumteleskope neue Erkenntnisse über diesen „kalten Gasriesen“ zu erwarten sind.

Fakten

Verwandte Webseiten:

• Voyager 1– und Voyager 2-Homepage (englisch)
• Solarviews.com (englisch/deutsch)
• Solar System Exploration: Uranus (englisch)

Der Beitrag Der Uranus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Lorenz Zistler. Quelle: HubbleSite.

Astronomen haben zwei der kleinsten je gesichteten Monde in der Umlaufbahn des Uranus entdeckt. Die neuen Monde, die vom Hubble Teleskop der NASA und ESA enthüllt wurden, haben einen Durchmesser von ungefähr 12 bis 16 Kilometern, was der Größe von San Francisco entspricht.

Die beiden Monde sind so leuchtschwach, dass sie sogar von Voyager 2, die zehn kleine Monde fand, nicht entdeckt werden konnten als sie an dem Gasgiganten 1986 vorbeiflog. Die erst kürzlich entdeckten Monde haben sogar eine nähere Umlaufbahn zum Planeten als die fünf Hauptmonde von Uranus, welche nur einige hundert Kilometer groß sind. Die zwei neuen Monde sind die innersten Monde des Uranus, welche je von einem aus Richtung der Erde Teleskop in den letzten 50 Jahren entdeckt wurden. Die Beobachtungen des Hubble Teleskops halfen den Astronomen auch die Entdeckung eines anderen kleinen Mondes, der ursprünglich auf Bildern der Sonde Voyager zu sehen war, zu bestätigen.

Die kürzlich entdeckten Monde werden vorübergehend als S/2003 U 1 und S/2003 U 2 bezeichnet, bis die IAU (International Astronomical Union) ihrer Entdeckung offiziell zustimmt. S/2003 U 1 ist der größere der beiden Monde, sein Durchmesser beträgt 16 Kilometer. Das Hubble Teleskop zeigt diesen Mond während er zwischen Puck, dem größten Mond, der von der Voyagersonde gefunden wurde, und Miranda, dem innersten der fünf größten Uranusmonde, seine Kreise zieht. Astronomen dachten zuerst, dass diese Region leerer Raum sei. S/2003 U 1 ist 97.700 Kilometer vom Uranus entfernt und umkreist den Giganten in 22 Stunden und 9 Minuten.

Der kleinste bis jetzt gefundene Uranusmond S/2003 U 2 hat einen Durchmesser von 12 Kilometern. Seine Umlaufbahn ist nur 300 bis 700 Kiloemter von dem Mond Belinda entfernt. S/2003 U 2 ist 74.800 Kilometer vom Uranus entfernt und umkreist den Planeten in 14 Stunden und 50 Minuten. Der kleine Mond ist Teil eines dicht gedrängten Felds von 11 anderen Monden, die alle durch Bilder, die von Voyager aus gemacht wurden, entdeckt wurden.

Wie der stellvertretende Untersuchungsbeamte Jack Lissauer sagte, ist der innere Schwarm der 13 Monde nicht vergleichbar mit einem anderen System von Monden. Weiter meinte er, dass die großen Monde die kleineren von der Gravitation her stören müsse. Außerdem sei die Region so überfüllt, dass die Monde gravitationsbedingt labil sein könnten. Deshalb würden sie versuchen zu verstehen, wie diese Monde nebeneinander existieren können.

Eine Möglichkeit wäre, dass einige der Monde jung sind und durch Kollisionen mit unregelmäßígen Kometen entstanden sind. Ein Beispiel dafür wäre, dass das Hubble Teleskop zwei kleine Monde beobachtet hat, die den Mond Belinda sehr nahe umkreisten. Einer von ihnen ist der neuentdeckte Mond S/2003 U 2, der sich innerhalb der Umlaufbahn von Belinda bewegt. Der andere mit dem Namen S/1986 U 10 wurde 1999 von dem Astronom Erich Karkoschka entdeckt. Dieser fand ihn mithilfe der Voyagerbilder.

Die Astronomen hoffen den Verlauf der Umlaufbahn der neuentdeckten Monde durch weitere Beobachtungen genauer bestimmen zu könne. Die Umlaufbahnen werden zeigen, wie die Monde miteinander interagieren, vielleicht sogar zeigen wie ein solch überfülltes System von Satelliten stabilisiert werden kann. Dies könnte außerdem Informationen darüber bieten, wie dieses Mondsystem entstanden ist.

Um zu verdeutlichen, wie leuchtschwach diese Monde scheinen, sagte Showalter, dass die Monde 40 Millionen mal leuchtschwacher als der Uranus. Somit seien sie schwärzer als Asphalt. Deshalb müssen die Forscher auch ein spezielles System des Hubble Teleskop verwenden, um sie überhaupt sichtbar zu machen.

Die neuentdeckten Monde, sobald sie von der IAU bestätigt sind, werden dem Uranus zu einer Gesamtzahl von 24 verhelfen. Uranus ist damit der dritte in der IAU-zertifizierten Liste der Planeten mit Monden. Vor ihm sind noch der Saturn mit 30 und der Jupiter mit momentan 38 Monden.

Der Beitrag Hubble enthüllt kleinsten Mond des Uranus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Dominik Mayer. Quelle: http://www.space.com.

Die Monde sind die ersten, die seit der Voyager II Mission 1989 gefunden wurden, und seit 1949, die ersten von der Erde aus entdeckten. Jeder hat einen Durchmesser von ungefähr 30 – 40 Kilometerns. Die Forschungsgruppe wurde von Matthew Holmen vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und JJ Kavelaars vom National Research Council of Canada geleitet.

Neptun ist der achte Planet in unserem Sonnensystem und wechselt seinen Platz regelmäßig, nach einigen hundert Jahren, mit Nr. 9, Pluto, einer gigantischen Eiswelt. Neptun ist an Platz vier der Planeten mit den meisten Monden. Gegen Anfang des Monats fanden Astronomen der University of Hawaii einen kleinen Mond um den Jupiter, der jetzt 40 bekannte Trabanten besitzt. Saturn hat 30, Uranus 21.

Das von den neu gefundenen Neptunmonden reflektierte Sonnenlicht ist so minimal, dass sie 100 Millionen mal schwächer sind als alles, was unter einem dunklen Himmel von der Erde aus gesehen werden kann. Die Entdeckungen wurden erst durch die Verknüpfung mehrerer Bilder des 4,0 Meter Blanco Telescope des Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile und des 3,6 Meter Canada-France-Hawaii Telescope in Hawaii ermöglicht. Alle drei neuen Monde sind unregelmäßig, das bedeutet, dass sie den Planeten entweder entgegen seiner Rotationsrichtung umkreisen, oder einen Pfad beschreiben, der stark gegen die Rotationsebene des Planeten geneigt ist. Neptun hat noch zwei weitere, unregelmäßige, Monde und sechs regelmäßige. Triton, der größte Neptunmond, umkreist ihn in entgegengesetzter Richtung und es wird vermutet, dass er ein, vom Gravitationsfeld des Planeten, eingefangenes Objekt ist. In der Tat haben alle unregelmäßigen Monde eine zurückverfolgbare Geschichte. Die kleineren sind, laut Astronomen, wahrscheinlich das Resultat der Kollision eines Mondes mit einem vorbeifliegenden Kometen oder Asteroiden. „Diese kollisionsartigen Zusammenstöße haben den Ausstoß von Teilen des Mondes und der Produktion einer ‚Mondfamilie‘ zur Folge. Diese Familien sind genau das, was wir finden,“ erklärt Kavelaars. Die Entdeckungen öffnen ein Fenster, durch welches Astronomen die Bedingungen im Sonnensystem zu der Zeit beobachten können, in der sich die Planeten gebildet haben, so Holman.

Weitere Mitglieder des Teams: graduate student Tommy Grav, University of Oslo & Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
undergraduate students Wesley Fraser und Dan Milisavljevic, McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada.
Dank verbesserter Teleskope und neuer Computertechniken werden einige neue Monde pro Jahr entdeckt. Viele müssen weiterhin beobachtet werden um endgültig bestätigt werden zu können. Ein anderes Forschungsteam erklärte in der letzten Woche, es habe einen Beweis für die Existenz des ersten sogenannten Trojanischen Mondes um den Neptun gefunden. Das ist kein richtiger Mond, sondern ein Asteroid, welcher in einem Graviatationsfeld zwischen Neptun und Sonne gefangen ist. Jupiter hat einige Trojanische Asteroiden. „Es wurde lange vermutet, dass Trojanische Neptunmonde existieren und es ist gut endlich zu wissen, dass es sie gibt,“ so Eugen Chiang von der University of California in Berkeley.

Related Links:
Ausführliche Informationen zum Neptun

Details zu Voyger II

Die Ausgabe #001 unseres Radios InSound beinhaltet einen Beitrag zum Sonnensystem.

Der Beitrag Neue Neptunmonde entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein, bearbeitet von Star-Light. Quelle: NASA.

Wohl kaum einer der Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker, die am 20. August 1977 die mächtige Titan III E/Centaur mit Voyager 2 an Bord in den nächtlichen Himmel über Florida steigen sahen, hätte angenommen, dass noch 25 Jahre später die beiden im Abstand von gut zwei Wochen gestarteten Raumsonden Kontakt zur Erde haben würden: Unmittelbares Ziel ihrer Reise waren damals nur die beiden größten Planeten unseres Sonnensystems, Jupiter und Saturn, die nach vier Jahren Reisezeit erreicht werden sollten.

Dieses Ziel erreichten die beiden identischen Sonden dann auch ohne Schwierigkeiten und bescherten den Wissenschaftlern eine ungeheure Fülle an neuen Aufnahmen, wissenschaftlichen Messdaten und Erkenntnissen. Die aktiven Vulkane auf dem Jupitermond Io, Wellen und speichenförmige Strukturen in den Saturnringen, die dichte Atmosphäre des Saturnmondes Titan, eine Vielzahl neu entdeckter Monde: Alles Entdeckungen, die mit Hilfe der beiden Voyager-Sonden gemacht worden sind.

Doch die Reise sollte noch weiter gehen. Nur alle 176 Jahre kommt es zu einer Planetenkonstellation wie in den Jahren 1977 bis 1979, die es einer in dieser Zeit gestarteten Raumsonde erlaubt, durch geschickte Ausnutzung der planetaren Gravitationskräfte neben Jupiter und Saturn auch noch Uranus und Neptun anzufliegen, so der seit 1972 am Voyager-Projekt beteiligte Wissenschaftler Dr. Edward Stone. Nun also flog Voyager 2 weiter zu Uranus und Neptun. Beide bis dahin noch nie und seitdem nie wieder von einem Raumfahrzeug angesteuert. Auch dort wieder gleichermaßen wissenschaftlich faszinierende, als auch für das Auge einfach nur wunderschöne Aufnahmen der beiden großen Gasplaneten. Und natürlich auch wieder ein Füllhorn neuer Erkenntnisse und Entdeckungen: Die höchsten bisher gemessenen Windgeschwindigkeiten unseres Sonnensystems in der Neptun Atmosphäre, der puzzleartig aus neuen und alten Oberflächenstrukturen zusammengesetzte Uranusmond Miranda, aktive Geysire auf dem Neptunmond Triton, die Ringe um Uranus und Neptun und wieder neu entdeckte Monde.

Die am 5. September 1977 gestartete Raumsonde Voyager 1 ist mittlerweile das am weitesten von der Erde entfernte von Menschenhand geschaffene Objekt. Seit dem Vorbeiflug am Saturn im November 1980 fliegt das Raumfahrzeug in nördlicher Richtung (relativ zur Ekliptik) auf die äußerste Grenze unseres Sonnensystems – die so genannte Heliopause – zu, wo der Sonnenwind und der interstellare Teilchenstrom in einer Schockzone aufeinander treffen. Zurzeit ist Voyager 1 85 Astronomische Einheiten (AE = durchschnittliche Entfernung Erde-Sonne [rund 149,6 Mio. km]) von der Sonne entfernt und nähert sich pro Jahr um rund 3,6 AE der Heliopause. Voyager 2 ist nach seinem Vorbeiflug an Neptun im August 1989 ebenfalls auf den Weg zur Heliopause und befindet sich rund 68 AE von der Sonne entfernt. Um diese gigantischen Entfernungen besser einschätzen zu können: Voyager 1 ist knapp 13 Milliarden Kilometer oder mehr als doppelt soweit wie Pluto von der Sonne entfernt, und die Funksignale von der Raumsonde benötigen trotz Lichtgeschwindigkeit eine Reisezeit von knapp 12 Stunden, bevor sie von den 70 m-Antennen des Deep Space Network registriert werden.

Doch nun haben die Wissenschaftler den beiden Reisenden ein neues Ziel gesteckt: Sie hoffen, dass zumindest eine der Voyager-Sonden funktionsfähig den interstellaren Raum erreichen wird, wohin der von unserer Sonne ausgehende Partikelstrom nicht mehr reicht. Erst dann, wenn die Heliopause passiert ist, werden die beiden Raumsonden registrieren können, wie die Bedingungen außerhalb unseres Sonnensystems sind, welche (interstellaren) Winde dort wehen; bis dahin bewegen sie sich im weitesten Sinne in der solaren Atmosphäre.

So ist jetzt, lange nach dem Erreichen aller primären Ziele der Voyager-Mission, noch ein Rennen gegen die Zeit entbrannt. Während Voyager 1 mit rund 1,6 Millionen Kilometer pro Tag auf die äußerste Grenze des Sonnensystems zu rast, nimmt die von dem nuklearen Miniaturkraftwerk des Raumfahrzeugs gelieferte elektrische Energie stetig ab. Die drei Generatoren an Bord der Raumsonde, mit denen die beim radioaktiven Zerfall von Plutonium entstehende Wärme in elektrische Energie umgewandelt wird, produzieren zurzeit noch gut 300 Watt, doch nach und nach werden einzelne Instrumente abgeschaltet werden müssen. Wann genau Voyager 1 die Heliopause erreichen wird ist ungewiss, da sich deren genaue Lage mit dem solaren Aktivitätsniveau verändert.

Bis 2020 wird noch genug Energie an Bord der beiden Raumfahrzeuge vorhanden sein, um wenigstens eines der wissenschaftlichen Instrumente aktivieren zu können, doch wenn bis dahin der interstellare Raum nicht erreicht ist, könnte es kritisch werden: Irgendwann nach diesem Datum wird der Tag kommen, an dem die elektrische Energie nicht mehr für den Betrieb auch nur eines Instruments an Bord der Voyager-Sonden ausreicht. Spätestens dann wird das interstellare Forschungsprogramm der vor 25 Jahren auf ihre Reise ohne Wiederkehr gestarteten Raumfahrzeuge beendet sein, und sie werden nur noch als Botschafter unseres Planeten unterwegs sein, eine vergoldete Platte mit Tondokumenten und Aufnahmen von der Erde mit sich tragend.

Der Beitrag Voyager: 25-jähriges Jubiläum einer Odyssee erschien zuerst auf Raumfahrer.net.