Was macht ein Raumschiff 23 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt?

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Sonntag, 30. April 2023, 21:04 Uhr (GMT+7)
21:04 30.04.2023

Die Zwillingsraumsonden Voyager 1 und Voyager 2erforschen das Universum auch 45 Jahre nach ihrem Start von der Erde und 22 Lichtstunden vom Planeten entfernt noch immer.

Voyager 2 startete am 20. August 1977 vom Cape Canaveral Space Launch Complex (USA), ihr Zwillingsbruder Voyager 1 etwa zwei Wochen später. Während sich Voyager 1 auf Jupiter und Saturn konzentrierte, besuchte Voyager 2 beide Planeten sowie Uranus und Neptun. Voyager 2 ist zudem das einzige menschliche Instrument, das diese beiden Planeten im 20. Jahrhundert erforschte.

Im November 2018 gab die NASA bekannt, dass die Raumsonde den äußeren Rand des Sonnensystems überschritten habe, eine Grenze, die Voyager 1 bereits 2012 überschritten hatte.

Sowohl Voyager 1 als auch Voyager 2 erforschen den „interstellaren Raum“, den Raum zwischen verschiedenen Sternensystemen. Zuschauer können die Umlaufbahnen der Raumsonden, die alle fünf Minuten aktualisiert werden, mit der NASA-App „Eyes on the Solar System“ verfolgen. Entfernung und Geschwindigkeit werden in Echtzeit aktualisiert.

Werkzeuge, die auch nach 45 Jahren noch funktionieren

Voyager 1 und Voyager 2 sind derzeit etwa 23 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt. Da Voyager 2 als Ersatz für Voyager 1 gedacht war, verfügen beide Raumsonden über das gleiche Design und zehn wissenschaftliche Instrumente. Bis heute sind in jeder Sonde vier dieser Instrumente in Betrieb.

Ein Testmodell, das 1976 in einer Weltraumsimulationskammer in einem NASA-Labor ausgestellt wurde. Es handelt sich um eine Nachbildung der beiden Voyager-Raumsonden, die 1977 gestartet wurden. Foto: NASA/JPL-Caltech.

Das erste ist das Cosmic Ray Subsystem (CRS), das nach hochenergetischen Teilchen sucht, die häufig in den intensiven Strahlungsfeldern einiger Planeten wie Jupiter zu finden sind. Diese Teilchen passieren das CRS und hinterlassen verräterische Spuren ihrer Anwesenheit.

Dieses Instrument liefert Informationen über Energiegehalt, Ursprung, Beschleunigung und Dynamik der kosmischen Strahlung in der Galaxie und hilft, die Nukleosynthese von Elementen in kosmischen Strahlungsquellen zu verstehen. Das CRS ist das Instrument, mit dem die Voyager die Teilchenladungen in den Magnetosphären von Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun messen konnten.

Low-Energy Charged Particle (LECP) ist ein Werkzeug, das man sich wie ein Stück Holz vorstellen kann. Die von ihm aufgezeichneten Partikel ähneln Kugeln. Je schneller die Kugel fliegt, desto tiefer dringt sie in das Holz ein, und LECP zeigt die Geschwindigkeit der Partikel an. Die Anzahl der Einschusslöcher im Laufe der Zeit zeigt, wie viele Partikel vom Sonnenwind und von Planeten stammen, während die Flugrichtung der Kugeln im Holz die Flugrichtung der Partikel verrät.

Voyager-2-Simulation über die Echtzeit-Live-Tracking-Anwendung der NASA. Foto: NASA .

Das Magnetometer (MAG), dessen Hauptaufgabe darin besteht, Änderungen im Magnetfeld der Sonne über Entfernung und Zeit zu messen, um festzustellen, ob jeder Planet ein Magnetfeld hat und wie seine Monde mit diesen Feldern interagieren.

Schließlich gibt es noch das Erdkommunikationsinstrument, das Radioastronomie- (PRA) und Plasmawellensystem (PWS) mit V-förmigen Antennen. Das PWS deckt den Frequenzbereich von 10 Hz bis 56 kHz ab, während der PRA-Empfänger zwei Frequenzbereiche abdeckt, von 20,4 kHz bis 1300 kHz und von 2,3 MHz bis 40,5 MHz.

Was haben die beiden Voyager-Raumschiffe getan?

Die NASA hatte ursprünglich damit gerechnet, dass die beiden Voyager-Missionen fünf Jahre dauern würden. Mittlerweile sind sie bereits seit 45 Jahren im Einsatz und sammeln weiterhin wertvolle wissenschaftliche Daten aus den entferntesten Winkeln des Weltraums, die der Mensch je erreicht hat.

Die beiden Raumsonden haben gezeigt, wie der interstellare Raum mit dem Sonnenwind, einem Strom geladener Teilchen, der von der Sonne freigesetzt wird, interagiert. Voyager lieferte zudem Daten zur Heliosphäre, einer Art Schutzblase um das Sonnensystem.

Die Heliosphäre entsteht durch den Sonnenwind und wird durch die Bedingungen des interstellaren Raums geformt. Die Grenze des Sonnensystems – dort, wo der Sonnenwind endet und der interstellare Raum beginnt – wird Heliosphäre genannt.

Jede der Voyager-Sonden der NASA ist mit drei Radioisotopen-Thermoelektrika-Generatoren (RTGs) ausgestattet, die hier abgebildet sind. RTGs versorgen die Raumsonde mit Energie, indem sie die beim Zerfall von Plutonium-238 entstehende Wärme in Strom umwandeln. Foto: NASA/JPL-Caltech .

Die NASA sagt, die Raumsonde Voyager habe Forschern neue Erkenntnisse über den interstellaren Raum geliefert. So entdeckten sie beispielsweise, dass die kosmische Strahlung außerhalb der Heliosphäre etwa dreimal stärker ist als tief in ihr.

Wissenschaftler kombinierten die Beobachtungen von Voyager mit Daten aus neueren Missionen, „um ein vollständigeres Bild der Sonne und der Wechselwirkung der Heliosphäre mit dem interstellaren Raum zu erhalten“, sagte die NASA.

Nicola Fox, Leiterin der Abteilung für Sonnenphysik am NASA-Hauptsitz in Washington D.C., sagte, Voyager liefere Informationen über den Einfluss der Sonne auf unser gesamtes Sonnensystem.

Jede Voyager-Raumsonde wird von einem thermoelektrischen System angetrieben, das Plutonium enthält. Mit dem Zerfall des Plutoniums nimmt die Wärmeabgabe ab und die Raumsonde verliert an Leistung. Um dies auszugleichen, hat die NASA nach eigenen Angaben alle nicht unbedingt notwendigen Systeme abgeschaltet, darunter auch die Heizungen, die die Instrumente vor der eisigen Kälte des Weltraums schützen.

Die Raumfahrtbehörde berichtet jedoch, dass trotz der Abschaltung der Heizungen im Jahr 2019 einige Instrumente weiterhin in Betrieb sind. Die NASA-Wissenschaftler sind sich noch immer nicht im Klaren darüber, warum Voyager weiterhin bei Temperaturen arbeitet, die weit unter den ursprünglich vorgesehenen Temperaturen liegen.

„Nach 45 Jahren ununterbrochener Weltraumforschung liefern Voyager 1 und 2 der Menschheit weiterhin Beobachtungen unerforschten Gebiets“, sagte Linda Spilker, Wissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA.

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Hoang Nam

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