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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Der Beitrag Seit den 70er Jahren immer noch in Schwung: Die Voyager-Mission der NASA setzt ihre Erkundung fort erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL.

In der Atmosphäre des zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems, dem rund 120.000 Kilometer durchmessenden Gasplaneten Saturn, geht es recht turbulent zu. Direkt über dessen Nordpol befindet sich das Zentrum eines gigantischen Polarwirbels, welcher einem Durchmesser von fast 30.000 Kilometern aufweist.

Der zentrale Wirbel, welcher sich exakt über der Rotationsachse des Ringplaneten gebildet hat, erstreckt sich über eine Breite von rund 10. 000 Kilometern. Umgeben ist dieses Sturmgebiet von einer Wolkenstruktur, welche die Form eines nahezu regelmäßigen Sechsecks aufweist. Zusätzlich existieren zahlreiche weitere Wirbel im Inneren dieser Struktur. Die größten von ihnen verfügen über Durchmesser von bis zu 3.500 Kilometern und fallen damit mehr als doppelt so groß wie die größten Wirbelstürme auf der Erde aus.

Verursacht wird diese auch als „Nordpol-Hexagon“ bezeichnete Struktur durch jetstream-artige Winde, welche sich mit Windgeschwindigkeiten von mehr als 320 Kilometern pro Stunde um das Zentrum des Hexagons bewegen. Unklar ist jedoch, warum sich diese Struktur über dem Nordpol des Saturn bilden konnte, während über dem Südpol kein vergleichbares Phänomen zu beobachten ist. Auch bei den anderen Gasplaneten unseres Sonnensystems wurden bisher keine vergleichbaren Strukturen entdeckt.

„Bei diesem Sechseck handelt es sich um Luftströmungen. Vergleichbare Wetterphänomene zeichnen sich in der Regel durch starke Turbulenzen und eine hohe Instabilität aus“, so Andrew Ingersoll vom Cassini Imaging Team am California Institute of Technology in Pasadena/Kalifornien. „Ein Hurrikan auf der Erde existiert normalerweise lediglich über einen Zeitraum von etwa einer Woche. Diese Struktur ist jedoch bereits seit Jahrzehnten, vielleicht sogar schon seit Jahrhunderten aktiv.“

Erstmals abgebildet wurde das anscheinend mehrere 100 Kilometer in die Tiefe reichende Hexagon in den Jahren 1980 und 1981 von den beiden von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2. Trotz dieses langen Zeitraumes ist es aber immer noch unverändert aktiv. Mittlerweile konnte es auch von der Raumsonde Cassini ausführlicher untersucht werden.

Diese Raumsonde befindet sich seit dem 1. Juli 2004 in einer elliptischen Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems und untersucht dabei die Atmosphäre, die 62 bisher bekannten Monde und das Ringsystem des Saturn mit 12 wissenschaftlichen Instrumenten. Durch gezielt herbeigeführte Veränderungen der Neigung der Cassini-Flugbahn gegen die Umlaufbahn des Saturn ergeben sich bei der Abbildung des Saturn und von dessen Monden und Ringen immer wieder unterschiedliche Perspektiven.
Begünstigt durch den gegenwärtig immer weiter fortschreitenden Frühling auf der Nordhemisphäre des Saturn und den damit verbundenen besseren Lichtverhältnissen rund um den Nordpol, welcher in den vergangenen Jahren nicht von der Sonne beleuchtet wurde, ergaben sich während der letzten Monate mehrfach Gelegenheiten, um das Nordpol-Hexagon auch im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts abzubilden. Zusätzlich kommt den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern auch die gegenwärtige Flugbahn der Raumsonde zu Hilfe, welche derzeit eine relativ hohe Inklination aufweist und somit einen guten Blick auf die beiden Pole des Saturn gestattet.

Auf diese Weise gelangen den Wissenschaftlern die bisher besten Aufnahmen des Nordpol-Hexagons, welche kürzlich der Öffentlichkeit präsentiert wurden. Auf den angefertigten Bildern sind die Rotation des zentralen Polarwirbels und diverse kleinere Sturmwirbel erkennbar, welche sich rasch bewegen, während das eigentliche Sechseck seine Form und Größe kaum ändert. Im Rahmen dieser Beobachtungen war es erstmals möglich, die Bewegungen der Luftströmungen in dem Sturmgebiet über einen längeren Zeitraum aus einer günstigen Perspektive und in verschiedenen Wellenlängenbereichen des Lichts zu verfolgen und einzelne Strukturen rund um den Nordpol des Saturn näher zu untersuchen.

„Im Inneren des Hexagons befinden sich nur wenige größere Dunstpartikel, dafür aber Konzentrationen von kleineren Partikeln. Außerhalb der Struktur verhält es sich dagegen genau umgekehrt“, so Kunio Sayanagi von der Hampton University in Virginia/USA, ein weiterer Mitarbeiter des Cassini Imaging Team. „Der hexagonale Jetstream wirkt dabei wie eine Art Barriere und führt zu etwas, das dem Ozonloch über der Antarktis gleicht.“
Auch das Ozonloch über der Antarktis wird von beständig wehenden Winden, welche eine gewissen Ähnlichkeit mit den Winden rund um das Nordpol-Hexagon auf dem Saturn aufweisen, umschlossen und begrenzt. Speziell während der Wintermonate auf der Südhemisphäre der Erde laufen über der Antarktis verschiedene chemische Prozesse ab, welche das dort in der Atmosphäre enthaltene Ozon in seine einzelnen chemischen Bestandteile aufspalten. Die umgebenden Jetstream-Winde verhindern, dass weiteres Ozon nachströmt und die sich bildende „Lücke“ – das Ozonloch – auffüllt. Die vergleichbaren Winde auf dem Saturn verhindern, dass größere Dunstpartikel in das Innere des dortigen Nordpol-Hexagons gelangen.

Diese größeren Aerosole bilden sich durch die Bestrahlung der Hochatmosphäre des Saturn mit Sonnenlicht, welches allerdings erst seit etwa vier Jahren den Nordpol des Saturn erreichen kann. Möglicherweise, so die Vermutung der Wissenschaftler, wird die Bildung von größeren Partikeln im Verlauf der nächsten Jahre noch zunehmen.

„Je weiter wir uns der Sommersonnenwende auf dem Saturn im Jahr 2017 nähern, desto mehr werden sich auch die Lichtverhältnisse am Nordpol verbessern. Wir freuen uns schon darauf, diese Veränderungen innerhalb und außerhalb des Hexagons verfolgen zu können“, so Scott Edgington, der stellvertretende Projektwissenschaftler der Cassini-Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA.

Aus den verschiedenen Einzelaufnahmen der Raumsonde Cassini haben die an dieser Mission beteiligten Mitarbeiter mehrere Animation erstellt, welche auf den entsprechenden Internetseiten des JPL und der Cassini–Missionsseite abrufbar sind. Die für die Videosequenzen verwendeten Aufnahmen wurden bereits im Dezember 2012 angefertigt.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA, JPL, CICLOPS.

Die Ringe des Saturn wurden bereits im Jahr 1610 von dem italienischen Astronomen Galileo Galilei entdeckt. Dieser erkannte das Ringsystem jedoch aufgrund der geringen Auflösung des ihm zur Verfügung stehenden Teleskops nicht als ein Objekt, welches den Saturn umgibt. Vielmehr deutete er die Ringe als zwei „Henkel“, welche den Saturn berühren. Erst 45 Jahre später beschieb der holländische Astronom Christiaan Huygens die wahre Natur der Ringe wissenschaftlich korrekt.

Heute ist bekannt, dass sich das Ringsystem des Saturn aus mehr als 100.000 einzelnen Ringen zusammensetzt, welche aus Eis- und Staubpartikeln bestehen und die durch scharf umrissene Lücken voneinander abgegrenzt sind. Der innerste dieser Ringe, der sogenannte D-Ring, beginnt bereits etwa 7.000 Kilometer über der obersten Atmosphärenschicht des Saturn und verfügt über einen Durchmesser von 134.000 Kilometern. Der äußerste Ring, der erst im Jahr 2009 entdeckte Phoebe-Ring, erstreckt sich dagegen in einer Entfernung von mehrere Millionen Kilometern zum Saturn.

In einer Entfernung von rund 140.000 Kilometern wird der Saturn von dem F-Ring umrundet. Dieser Ring wurde im September 1979 von der US-amerikanischen Raumsonde Pioneer 11 bei ihrem dichten Vorbeiflug am Saturn entdeckt und anschließend von den Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 im Detail abgebildet. Bereits auf diesen ersten Bildern zeigte sich, dass der F-Ring nicht einfach nur einen schmalen Ring aus Staub- und Eispartikeln darstellt, sondern dass sich dort anscheinend sehr dynamische Prozesse abspielen. Auf den Aufnahmen der Raumsonden waren diverse Verästelungen und gewundene Einzelringe erkennbar.

Seit dem Sommer 2004 befindet sich die Raumsonde Cassini in einer Umlaufbahn um den Saturn und untersucht die Atmosphäre, das Ringsystem und die Monde dieses zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems im Detail.

Im Rahmen dieser Untersuchungen rückte auch der F-Ring immer wieder in das Blickfeld der ISS-Kamera, einem von insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord der Raumsonde. Die Aufnahmen des Kamerasystems zeigten, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora den F-Ring gestalten. Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als „Schäfermonde“ fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich.

Besonders der etwa 86 Kilometer durchmessende Mond Prometheus „fräst“ durch die von ihm ausgehenden gravitativen Kräfte Furchen in die Struktur des F-Ringes. An anderen Stellen entstehen durch die einwirkende Schwerkraft dagegen schneeballartige Verklumpungen aus Ringpartikeln, welche dabei bis zu einen Kilometer durchmessende Objekte aus Wassereis und Staub bilden können. Aufgrund der vorherrschenden Gezeitenkräfte und infolge von gegenseitigen Kollisionen, so die bisherige Annahme, sollten sich diese Objekte innerhalb weniger Wochen bis Monate wieder in ihre ursprünglichen Bestandteile auflösen.

Neue Analysen zeigen jedoch, dass einige dieser „Schneebälle“ anscheinend über eine längere Lebensdauer verfügen und sich über längere Zeiträume innerhalb des F-Ringes um den Saturn bewegen, wobei sie mit den kleineren Staub- und Eispartikeln des Ringes kollidieren. Diese Kollisionen erfolgen vermutlich mit vergleichsweise geringen Geschwindigkeiten von etwa zwei Metern pro Sekunde.

Ausgelöst durch die von diesen „Schneebällen“ ausgehende Schwerkraft ziehen diese Klumpen einen Schweif aus glitzernden Eispartikeln hinter sich her, welche typischerweise Längen von 40 bis 180 Kilometern erreichen. Diese „Moonlets“ und die durch sie verursachten „Mini-Jets“ sind dafür verantwortlich, dass das optische Erscheinungsbild des F-Ringes einer permanenten Veränderung unterliegt.

Eine von Dr. Carl Murray von der Queen Mary University in London, einem Mitarbeiter des Cassini-Imaging-Teams, geleitete Gruppe hat einen solchen Jet auf einer am 30. Januar 2009 erstellten Aufnahme entdeckt und diesen auf weiteren Aufnahmen über einen Zeitraum von acht Stunden verfolgt. Die dabei angefertigten Aufnahmen zeigen deutlich, dass das für die Entstehung des Jets verantwortliche Objekt sich innerhalb des F-Rings befinden muss.

Die Wissenschaftler analysierten daraufhin über 20.000 von der ISS-Kamera angefertigte Aufnahmen des F-Ringes, um weitere Anzeichen für das Auftreten solcher Mini-Jets zu finden. Im Rahmen der Untersuchung konnten so insgesamt rund 500 Jets identifiziert werden, welche sich zwischen den Jahren 2004 bis 2011 durch den F-Ring bewegten. Für die Wissenschaftler besonders überraschend waren dabei verschiedene Aufnahmen, welche gleich mehrere eng beieinander liegende Mini-Jets zeigten.

„Ich glaube, der F-Ring ist der merkwürdigste Ring des Saturn und diese jüngsten Ergebnisse der Cassini-Mission zeigen uns, dass sich der F-Ring anscheinend noch weit dynamischer verhält, als wir bislang angenommen haben“, so Dr. Carl Murray. Die Beobachtung des F-Ringes könnte den Wissenschaftlern sogar dabei helfen, die Entwicklung neu entstehender Planetensysteme besser zu verstehen.
„Die Untersuchungen offenbaren uns nicht nur die exotische Schönheit des F-Rings. Durch sie erfahren wir auch mehr über die in den „protoplanetaren Staubscheiben“ ablaufenden Prozesse, welche junge Sterne umgeben und aus denen sich neue Planeten entwickeln“, so Linda Spilker, Projektwissenschaftlerin der Cassini-Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien. „Wir sind gespannt darauf, zu erfahren, was uns Cassini noch alles in den Saturnringen zeigen wird.“

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden am 24. April 2012 auf einer Tagung der European Geoscience Union in Wien präsentiert. Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC.

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA.

Bisher ging man davon aus, dass die Magnetfeldlinien der Sonne am Rand des Sonnensystems flach, stetig und eben verlaufen. Jetzt hat man aus den Daten der Sonden geschlossen, dass sich durch magnetische Rekonnexion stattdessen magnetische Blasen mit über 100 Millionen Kilometern Durchmesser bilden. Ermöglicht wird dies durch eine verlangsamte Ausbreitung des Magnetfelds zusammen mit dem Sonnenwind, wodurch sich die Feldlinien zur Rekonnexion zusammenfalten und aufstauen.
Das Ergebnis ist für das Verständnis und die Analyse der Interaktion des Sonnensystems mit dem interstellaren Umfeld interessant. Diese magnetischen Blasen könnten Partikel der kosmischen Strahlung dauerhaft einfangen, während andere Partikel in den Lücken zwischen den Blasen ins Innere des Sonnensystems gelangen könnten. Die Forscher hoffen jetzt auf weitere Daten der beiden Sonden in der Erwartung, das neue Modell weiter ausarbeiten zu können.

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Ein Beitrag von Hans J. Kemm. Quelle: universetoday.com. Vertont von Peter Rittinger.

Nasa-Forscher berichteten am 13. Dezember 2010 auf der Jahrestagung der Amerikanischen Geophysikalischen Union (AGU) in San Francisco, dass die Raumsonde Voyager 1 als erstes von Menschen gebautes Objekt in eine andere Zone des Weltraums vorgedrungen ist und sie nähert sich jetzt der Grenze des Sonnensystems.
Im Juni 2010 erhielt die Nasa erstmals Signale von Voyager 1, aus denen die Wissenschaftler ableiten konnten, dass im Umfeld der Sonde Windstille herrscht. Partikel, die auf die Sonde trafen, hatten dieselbe Geschwindigkeit wie der Flugkörper selbst. In diesem Bereich der Sonnenumhüllung, Heliosheath, weht der interstellare Wind aus Teilchen anderer Sterne stärker als der Sonnenwind, der abgelenkt und schließlich gestoppt wird.

In vier Jahren wird Voyager 1 die Heliopause, die Grenze des Sonnensystems, erreichen. An der Heliopause beginnt der interstellare Raum, wo sich die Partikel der Sonne so stark mit den Partikeln anderer Sterne vermischen, dass sie nicht mehr erkennbar sind. Die Raumsonde bewegt sich mit 61.150 Stundenkilometern auf die Heliopause zu.

Weil die Energieversorgung der Instrumente von Voyager 1 nur noch sehr gering ist, haben die NASA-Forscher mit der Zeit die meisten Geräte an Bord abgeschaltet. Wenn Kontaktbedarf besteht, werden die dafür notwendigen Geräte aktiviert, was aber nur selten geschieht. Langsam, aber sicher müssen auch die Instrumente, die der Grundversorgung dienen, abgeschaltet werden. Die Wissenschaftler hoffen aber, dass sie noch mindestens 15 Jahre Kontakt zur Sonde halten können, bevor sie dann in den Weiten des Weltraums verschwindet.

Der Beitrag Voyager 1 nähert sich dem Rand des Sonnensystems erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Der Beitrag Voyager 2: 12.000 Tage im All erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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: Freie Universität Berlin, Southwest Research Institute (USA). Vertont von Peter Rittinger.

Iapetus, einer der äußeren Saturnmonde, kreist jenseits des schon lange bekannten Saturn-Ringsystems. Er rotiert gebunden, wendet also Saturn immer dieselbe Seite zu, wie unser Mond der Erde auch. Was ihn aber vor allem auszeichnet: Die auf seiner Umlaufbahn voran weisende „Bugseite“ ist zum Großteil dunkel wie Kohle, die „Heckseite“ weiß wie Schnee. Dieses Yin-Yang-artige Aussehen ist einzigartig im Sonnensystem, aber schon fast so lange bekannt wie man weiß, dass der Saturn überhaupt Monde hat.

Vor 30 Jahren flogen die Voyager-Sonden durch das Saturnsystem und bestätigten das bizarre Aussehen des Mondes. Es wurde offensichtlich, dass der Mond eigentlich eine sehr helle Oberfläche hat, die auf der Bugseite von einer dünnen Schicht eines dunklen Materials bedeckt wird. Spätestens seit den Zeiten von Voyager rätseln Wissenschaftler über das Zustandekommen dieser sogenannten „Cassini Regio“: Kommt das bedeckende Material von außerhalb, oder hat der Mond es aus seinem Inneren ausgestoßen? Und warum hat es sich so ungleichmäßig verteilt?
Schon seit 2004 erforscht die Sonde Cassini das Saturnsystem. Mehrere nahe Vorbeiflüge an Iapetus, vor allem im September 2007, erbrachten immer detailliertere Bilder der Oberfläche, vermochten das Rätsel aber nicht zu lösen. Vielmehr fügten sie noch ein weiteres Rätsel hinzu, denn sie zeigten einen schmalen, aber hohen Gebirgszug, der sich fast genau auf dem Äquator praktisch um den ganzen Mond zieht. Auch diese Struktur, genannt „Voyager Mountains“, ist einzigartig im gesamten Sonnensystem.

Im Oktober 2009 wurde nun bekannt, dass Saturn außerhalb seines schon seit Jahrhunderten bekannten Ringsystems noch über einen weiteren, wesentlich ausgedehnteren Ring verfügt. Dieser Ring hat allerdings eine sehr geringe Dichte von nur etwa 20 Materieteilchen pro Kubikkilometer. Er wurde auch nicht von Cassini entdeckt, wie man meinen könnte, sondern mit den Infrarot-Instrumenten des Weltraumteleskops Spitzer. Inmitten dieses neuen Rings orbitiert Saturns äußerster Mond Phoebe, und es gilt als sehr wahrscheinlich, dass Phoebe die Quelle dieses Rings ist, ähnlich wie sich auch bei anderen Saturnringen oft Monde als deren Quelle herausgestellt haben. Man nimmt an, dass das Material bei Mikrometeoriten-Einschlägen auf dem kleinen und dunklen Phoebe ins All geschleudert wird.
Iapetus ist von Phoebe aus gesehen der nächstinnere Saturnmond und läuft in entgegengesetzter Richtung um, auf einer nicht ganz so stark geneigten Bahn. Das dunkle Material der Cassini Regio hat eine ähnliche Färbung wie Phoebes Oberfläche. Eine der Theorien, die das Zustandekommen der Cassini Regio mit externem Material erklären wollen, lautete denn auch dahingehend, dass das dunkle Material von Phoebe stammt. Fragte sich nur, wie das Material von Phoebe nach Iapetus gekommen ist?

Mit der Entdeckung des Phoebe-Rings hat diese Theorie verständlicherweise erheblichen Auftrieb erfahren. Joseph A. Burns von der Cornell-Universität nannte den neuentdeckten Ring eine „smoking gun“, die die These des externen Materials stark unterstützt. Zwei internationale Forscherteams unter der Leitung von Tilmann Denk von der Freien Universität Berlin und John Spencer vom Southwest Research Institute in Boulder/Colorado, haben in den Monaten seit der neuen Entdeckung versucht, das Zustandekommen der Cassini Regio unter anderem mit Computermodellen zu simulieren. Ihre Ergebnisse, die im Dezember in „Science“ veröffentlicht wurden, stimmen so gut mit der Realität überein, dass man das jahrhundertealte Rätsel jetzt wohl als gelöst ansehen kann.

Ein Problem mit der Theorie war, dass die Ablagerung einfallenden Staubes auf Iapetus das Aussehen des Mondes allein nicht erklären kann. Insbesondere die Ränder der Cassini Regio zeigen keinen allmählichen Übergang zum hellen Eis, wie man es erwarten würde, sondern wirken recht jäh, dabei gleichzeitig aber auch merkwürdig ausgefranst. Es musste zusätzliche Mechanismen geben, die zu diesen und anderen Effekten führen.

Eine durch den einfallenden Staub verdunkelte Oberfläche heizt sich, wenn Sonnenlicht darauf fällt, stärker auf als eine hell gebliebene Oberfläche. Könnte dieser Effekt eine Rolle spielen? Messungen der Temperaturverteilung des Mondes mit dem Cassini-Instrument CIRS zeigten, dass die dunklen Regionen, wenn sie im Sonnenlicht liegen, Temperaturen von bis zu 128 Kelvin (ca. -145 °C) erreichen. In Verbindung mit Iapetus´ ungewöhnlich langer Rotationsperiode von 79 Tagen reicht dies aus, um Eis soweit zu erwärmen, dass unter den Bedingungen des Vakuums ein gewisses Quantum verdampft und entweicht, während der dunkle Staub zurück bleibt. Die Wissenschaftler postulierten daraus ein Modell namens „thermale Segregation“: In der Cassini Regio verdampfen bei Sonnenlichteinfall fortlaufend geringe Mengen Eis – je näher am Äquator, desto mehr. Der entstehende Dampf entweicht nicht ins Weltall, kann aber auch nicht dauerhaft auf der dunklen, erwärmten Oberfläche re-kondensieren, sondern wandert nach und nach zu Stellen der Oberfläche in höheren Breiten, wo das Sonnenlicht flacher einfällt und die Oberfläche kühler bleibt, beziehungsweise auf der Heckseite, die keinen Staub „eingefangen“ hat und somit ohnehin kühl bleibt, auch bei einfallendem Sonnenlicht.

Selbstverständlich kann dieser Prozess nicht im großen Maßstab abgelaufen sein, vor allem nicht am Anfang, als die Verdunkelung durch den Staub noch sehr gering war. Mit kontinuierlich weiter einfallendem Staub, dadurch bedingten höheren Temperaturen und sich selbst verstärkender thermaler Segregation, dürfte der Effekt in den niedrigen Breiten des Mondes aber ausgereicht haben, um im Laufe von Milliarden Jahren eine Schicht von mehreren Metern Eis zu verdampfen, so dass an diesen Stellen heute nur noch dunkler Staub liegt.

Die Wissenschaftler haben ein Computermodell aufgesetzt, das die Entwicklung der thermalen Segregation während der letzten 2,4 Milliarden Jahre nachbildete. Anfangs ist die Oberfläche von Iapetus noch gleichmäßig hell. Weitere Bilder nach 260 Millionen und 1,2 Milliarden Jahren zeigen eine zunächst leichte und dann deutliche Verfärbung der Bugseite, und nach 2,4 Milliarden Jahren stimmen Form und Lage der dunklen Zone gut mit der Cassini Regio auf dem realen Iapetus überein. Somit kann das jahrhundertealte Rätsel von Iapetus nach Ansicht der Wissenschaftler als gelöst betrachtet werden.

Als zweites Iapetus-Rätsel bleibt der Forschung jetzt noch der Gebirgszug „Voyager Mountains“ auf dem Iapetus-Äquator. Kann auch er auf den äonenlang einfallenden Staub des Phoebe-Rings zurückzuführen sein? Dass er nur fast und nicht genau auf dem Äquator liegt, könnte ja irgendwie mit den unterschiedlichen Bahnneigungen von Iapetus und Phoebe zu tun haben …

Raumcon:

• Saturnmonde (allgemein)

Der Beitrag Iapetus´ Yin-Yang-Rätsel ist gelöst erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, Raumcon.

Diese umgibt unser Sonnensystem und besitzt eine größte Ausdehnung von etwa 30 Lichtjahren. Ihre Temperatur liegt bei 6000 °C. Sie besteht im Wesentlichen aus Wasserstoff- und Heliumgas, steht aber von expandierenden Gasen unter Druck, die bei einer ganzen Reihe von Supernovae vor etwa 10 Millionen Jahren ins All geschleudert wurden. Eigentlich sollten diese Gase die Lokale Interstellare Wolke kollabieren lassen oder auseinanderreißen.
Messungen der Voyager-Sonden, welche die eigentliche Wolke zwar noch nicht erreicht haben, trotzdem aber die Auswirkungen ihres Magnetfeldes detektieren können, ergaben nun mit etwa 400 bis 500 pT (Picotesla) eine deutlich höhere Flussdichte als erwartet. Da die einströmenden Gase ionisiert sind, werden deren geladene Teilchen durch das Magnetfeld der Wolke beeinflusst. Die Lokale Interstellare Wolke erreicht damit eine bereits beobachtete und nun erstmals erklärbare Stabilität.

Die neuen Erkenntnisse werden im Detail im Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlicht. Unser Sonnensystem durchfliegt die Wolke seit etwa 150.000 Jahren und wird sie in etwa 20.000 Jahren verlassen.

Verwandte Webseiten:

• „Lokale Flocke“ bei Wikipedia

Raumcon:

• Ende Sonnensystem / Anfang galaktische Region (ab 24. Dezember)

Der Beitrag Magnetfeld der Lokalen Interstellaren Wolke erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: NASA.

Am 16. Dezember 2004 dringt die 27 Jahre zuvor gestartete Raumsonde Voyager 1 in die Randbereiche der Heliosphäre vor. Trotz weiterer Daten der Schwestersonde Voyager 2, welche die selbe Schwelle im August 2007 überquert, fehlt der Wissenschaft weiter das große Bild der Grenzregion unseres Sonnensystems. Denn wie die Schockwelle zwischen Sonnenwind und interstellarem Teilchenstrom wirklich aussieht und welchen zeitlichen Schwankungen sie unterworfen ist, ist völlig ungeklärt. Der Interstellar Boundary Explorer (IBEX) der NASA soll das ändern.

Die Sonne schleudert ständig einen dichten Strom geladener Teilchen ins Planetensystem, der jedoch nur wenig mit irdischen Orkanen gemein hat. In jeder Sekunde verliert unser Stern rund eine Million Tonnen Masse, die als Sonnenwind mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 400 Kilometern pro Sekunde in das Sonnensystem vordringen. Diese erzeugen eine Blase aus solarer Materie mit einer scharfen Bugwelle und einem längeren Schweif, die wir als Heliosphäre bezeichnen. In wachsendem Abstand zur Sonne nimmt ihre Dichte immer weiter ab, bis der Teilchenstrom schließlich beginnt, mit der interstellaren Materie zu interagieren: Auf seiner Bahn um das Zentrum der Milchstraße bewegt sich das Sonnensystem durch einen Teil des interstellaren Raums, der aus einem dünnen Materiegemisch besteht. Hier tummeln sich Staub, Überreste von Supernovae, Teilchen aus dem Wind anderer Sterne und Atome, die direkt nach dem Urknall entstanden. Am Rande der Heliosphäre werden zuerst die Sonnenwindteilchen abgebremst und erreichen am Termination Shock Unterschallgeschwindigkeit, was zu einem Aufheizen und veränderten Magnetfeldern führt. In der Heliopause kommen beide Teilchenströme zum Stillstand. Auf der anderen Seite beginnt der beeinflusste Bereich des interstellaren Mediums mit dem Bow Shock.

Während die Voyager-Sonden mehrere Punkte des Termination Shock erkunden konnten, reicht ihr Instrumentarium nicht für großräumigere Untersuchungen dieser Region aus. Voyager 2 passierte die Schwelle innerhalb von mehreren Tagen gleich fünfmal und in einem Abstand von rund 84 Astronomischen Einheiten (AE), während Voyager 1 bei der Passage der Grenze noch 94 AE von der Sonne entfernt war. Das heißt, dass die Grenzregion des Sonnensystems starken Schwankungen unterliegt, die vermutlich mit den Aktivitätszyklen der Sonne zusammenhängen und nicht nur im Jahres-, sondern auch im Tagesrhythmus variieren.

IBEX ist die erste Mission, die eine globale Karte der Grenze unseres Sonnensystems erstellen soll. Die unbetankt nur 107 Kilogramm schwere Sonde wurde am 19. Oktober von Bord eines Frachtflugzeugs aus rund 12 Kilometern Höhe mit einer Pegasus XL-Trägerrakete gestartet. Die auch im Budget leichtgewichtige 165 Millionen US-Dollar-Mission gehört zum Small Explorer-Programm der NASA und soll Vorkommen und Dichte neutral geladener Atome in der Grenzregion aufzeichnen. Die Messungen werden während der zwei Jahre dauernden Mission zu einer Karte des Termination Shock zusammengeführt.

Aus dem Erdorbit lässt sich die Grenze der Heliosphäre nur mit Hilfe von energetic neutral atoms (ENAs) nachvollziehen. Treffen energetische geladene Teilchen des Sonnenwindes mit den neutralen interstellaren Atomen zusammen, kommt es zu einem Ladungsaustausch. Das nun neutrale Teilchen verlässt daraufhin als ENA den Ort des Geschehens auf einer gerade Flugbahn, da es anders als Ionen nicht mehr durch äußere Magnetfelder beeinflusst werden kann. Misst man nun Masse und Energie der ENAs aus einer definierten Richtung, sind direkte Rückschlüsse auf die Interaktionen in ihrem Entstehungsgebiet möglich.

Das Fliegengewicht IBEX kann seine wissenschaftliche Aufgabe mit nur zwei Instrumenten erfüllen. IBEX-Hi und IBEX-Lo sollen die neutralen Atome aufnehmen, diese zur besseren Bestimmung ionisieren und schließlich in festgelegten Energiebereichen identifizieren und zählen. Ein Kollimator wird das Sichtfeld der Instrumente eingrenzen, um einzelne Raumregionen genau beproben zu können. Die Messungen kann IBEX – ein klarer Vorteil gegenüber den Voyager-Veteranen – bequem von zu Hause aus vornehmen: Die Sonde wird in eine stark exzentrische Erdumlaufbahn geschossen, auf der sie 5.000 bis 300.000 Kilometer von der Erde entfernt. Das ist wichtig, da die Magnetosphäre des Planeten sonst genaue Messungen behindern kann. Der Perigäum innerhalb des Einflussbereichs des Erdmagnetfelds soll zur Übertragung der Daten an die Bodenstation genutzt werden.

Ziel der IBEX-Mission ist ein besseres Verständnis der Grenze unseres Sonnensystems, die rund 100 AE oder 15 Milliarden Kilometer von uns entfernt liegt. Erst kürzlich wurde sie erstmalig von aktiven Raumsonden durchquert, die bereits vor Jahrzehnten die Erde verließen. Mit indirekten Messmethoden gelingt es IBEX, die Region von der Erde aus zu vermessen. Die Grenze wird nicht nur durch Schwankungen in der Sonnenaktivität ständig verschoben, sondern auch durch externe Einflüsse wie explodierende Sterne, deren Strahlungseinflüsse auch das Leben auf der Erde beeinflussen können.

Verwandte Artikel:

• NASA-Forschungssatellit IBEX steht vor dem Start (Meldung vom 07.10.2008
• Voyager 2 misst asymmetrische Heliosphäre (Meldung vom 28.05.2006
• Voyager 1 erwartet Schockwelle (Meldung vom 20.07.2004
• Voyager 1 – ein kosmischer Grenzgänger (Meldung vom 18.11.2003

Verwandte Webseiten:

• NASA: IBEX-Missionsprofil (engl.)
• IBEX Missions-Webseite (engl.)

Diskussion zu diesem Artikel

• IBEX (Interstellar Boundary Explorer) alias Explorer 91 auf Pegasus XL

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA/JPL.

Das Auffinden eines warmen Hotspots am Nordpol der Saturnatmosphäre war eine Überraschung. Schon seit längerem ist die Existenz eines Hotspots am Südpol bekannt und wurde dem dortigen Sommer und der kontinuierlichen Sonneneinstrahlung zugeschrieben. Der Nordpol hingegen wird seit 1995 nicht mehr durch Sonnenlicht erreicht. Beide Wirbel existieren demnach unabhängig vom einfallenden Sonnenlicht.

Beide Wirbel ähneln einander sehr. In den Augen der Wirbel herrscht ein Mangel an Phosphanen, welcher wahrscheinlich durch in tiefere Schichten hinab strömende Luftmassen erklärt werden kann. Diese nordwärts strömenden und absinkenden Luftmassen können auch zur Erklärung der Hotspots in den Zentren herangezogen werden. Die Luft wird dabei komprimiert und erwärmt. Der auslösende Mechanismus hinter diesen globalen Luftströmungen ist aber noch unbekannt.

Der Nordpol weist aber auch ein Alleinstellungsmerkmal auf. Der Wirbel wird von einer hexagonalen Struktur aus warmen Luftmassen umgeben. Sie wurde schon durch die beiden Voyager-Sonden entdeckt und jetzt durch Cassini bestätigt. Außerdem steht mittlerweile fest, dass diese warmen Luftmassen bis zur oberen Grenze in Saturns Troposphäre reichen und mit fallenden Luftmassen in der Troposphäre zusammenhängen. Die wahre Ursache für diese Struktur ist aber weiter unklar.

Die Winter auf dem Saturn dauern 15 Jahre. Mit dem jetzt anstehenden Wechsel der Jahreszeiten und dem wieder beginnenden Lichteinfall am Nordpol, erwarten die Astronomen neue Beobachtungen und genauere Erkenntnisse über die Phänomene in Saturns Atmosphäre. Interessant sind auch Vergleiche zu den anderen Gasriesen. So weist Neptun am Südpol ebenfalls einen Hotspot auf. Die geplante Juno-Mission der NASA zum Jupiter sollte ab 2016 auch über dessen Atmosphäre neue Erkenntnisse bringen.
Links

• JPL
• Cassini bei NASA
• Juno bei NASA

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: ESA, NASA.

Die Rotation der festen Kerne von Gasriesen kann nicht direkt beobachtet werden. Stattdessen wird die Rotation ihres Magnetfelds und darin gefangener geladener Teilchen genutzt. Diese Teilchen bewegen sich im rotierenden Magnetfeld mit und strahlen dabei ein Radiosignal ab. Aus diesem Signal kann auf die Rotationsperiode geschlossen werden.

Beim Jupiter wurde dieses Verfahren erfolgreich angewandt. Bisherige durch die Voyager– und Ulysses-Raumsonden gewonnenen Ergebnisse für Saturn wiesen aber starke Unterschiede auf. Voyagers Daten ergaben 10 Stunden, 39 Minuten und 24 Sekunden, Ulysses` Daten 10:45:45 h als Periodendauer. Aus Cassinis Daten wurde ermittelt, dass die gemessenen Signale um ca. 1% pro Woche variieren können, was auf eine Störquelle hinweist. Bisher wurden zwei Modelle zur Erklärung vorgeschlagen:

• Einfluss des Sonnenwinds
• Einfluss von Teilchen aus Geysiren des Saturnmondes Enceladus

Neue Auswertungen der Daten zeigen ein Muster mit einer 25-tägigen Periode, mit welchem die aufgefangenen Radiosignale schwanken. Dies deutet auf den Sonnenwind als Quelle der Störung hin, da 25 Tage gleichzeitig die Rotationsperiode der Sonne aus Sicht Saturns darstellen. Die Geschwindigkeit des Sonnenwinds ist nicht konstant, sondern folgt einem Sägezahnmuster, womit sich der periodische Effekt auf Saturns Magnetfeld und die gefangenen Teilchen erklären lässt.
Damit sind aber noch nicht alle Fragen geklärt. Enceladus` Geysire können immer noch einen langperiodischen Effekt auf die Radiosignale ausüben. Außerdem muss man sich fragen, warum solche Effekte des Sonnenwinds nicht bei der Vermessung Jupiters aufgetreten sind.

Links

• Cassini-Homepage der NASA
• Cassini-Homepage der ESA

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Ein Beitrag von uwekeller. Quelle: S.E.T.I. Germany.

Ein Ziel der Voyager-Mission ist immer noch die Untersuchung des Raumes jenseits unseres Sonnensystems. Dieser liegt jenseits der Heliopause, dem Bereich, der nicht mehr dem Einfluss der Sonne unterliegt. Obwohl die Voyager-Sonden vier Jahre nach den Pioneer-Sonden gestartet wurden, haben sie jetzt die Pioneer-Sonden überholt, da sie eine höhere Geschwindigkeit haben. Die Energieversorgung ist noch stabil, obwohl sie zwischenzeitlich von ursprünglich 470 Watt bei 30 Volt auf 330 Watt abgesunken ist. Die Energieversorgung der Sonde insgesamt reicht bis ca. 2010, wobei sich einzelne Instrument noch etwa 8 Jahre länger betreiben lassen. Die Bild- und Schallplatten an Bord bestehen aus vergoldetem Kupfer. Sie ähneln üblichen Langspielplatten, allerdings beträgt die Abspielgeschwindigkeit nur die Hälfte der sonst üblichen 33 Umdrehungen pro Minute. Dadurch sind mehr Informationen gespeichert. Die Platten enthalten Informationen über den Menschen, unser Sonnensystem, dessen relative Lage zu 14 Pulsaren, und eine Anleitung, wie die Informationen zu verstehen sind.

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Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: NASA.

Das am weitesten entfernte, von Menschenhand geschaffene und immer noch funktionsfähige Objekt im All ist sie schon seit längerer Zeit. Anfang 1998 löste Voyager 1 die mittlerweile inaktive Sonde Pioneer 10 ab. Nun hat Voyager 1 seit ihrem Start vor knapp 29 Jahren eine Entfernung von einhundert Astronomischen Einheiten erreicht. Somit ist die Sonde hundert mal so weit von der Sonne weg, wie unser Heimatplanet – mit anderen Worten etwa 15 Milliarden Kilometer.

Während die Schwestersonde Voyager 2 nach Jupiter und Saturn auch noch Uranus (1986) und Neptun (1989) die bisher einzigen Besuche abstattete, untersuchte Voyager 1 ausschließlich die inneren beiden Gasriesen, verließ 1980 nach einem Vorbeiflug am Saturnmond Titan die Ebene der Planetenbahnen und eilt seitdem der Grenze des Sonnensystems entgegen und durch sie hindurch.

Der frühere Direktor des Jet Propulsion Laboratory (JPL) und jetzige Projektwissenschaftler Dr. Ed Stone meint, das Voyager-Team hätte schon immer orakelt, dass die Sonde und deren Energie so lange bestehen würden. Nur konnte sich das Team nie sicher sein, ob die Sonde nicht vorher verschleißen oder anderweitig hätte zerstört werden können.

Allgemein rechnet man aber nun damit, dass der Kontakt zum entferntesten menschlichen Außenposten noch etwa bis zum Jahre 2020 aufrecht erhalten werden kann.

Aus der Entfernung betrachtet, in der sich Voyager 1 und Voyager 2 befinden, erscheint die Sonne nur noch als heller Lichtpunkt. An Energiegewinnung aus Solarpanelen ist hier natürlich nicht mehr zu denken. Die Zwillingssonden werden von Radioisotopengeneratoren versorgt, die wahrscheinlich etwa im Jahre 2020 nicht mehr ausreichend Energie wird liefern können, um kritische Systeme zu versorgen. Die Raumsonde durchfliegt gegenwärtig die Heliosheath genannte Zone des Weltraums, in der der Einfluss der Sonne zusehends schwindet. Die Heliopause und der interstellare Raum sollen laut NASA ab 2015 erreicht werden.

„Im interstellaren Raum gibt es Material aus früheren nahen Sternenexplosionen“, erklärt Dr. Stone. „Voyager 1wird das erste von Menschenhand hergestellte Objekt sein, das dorthin vordringt.“
Dass die beiden Sonden so lange funktionieren, liegt einerseits am robusten Design und andererseits an dem mittlerweile auf zehn Mann geschrumpften Flugteam. „Aber es sind diese zehn Personen, die diese Sonden am Leben erhalten“, erläutert der Voyager-Projekt-Manager Ed Massey vom JPL.

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