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 wurde am 20. August 1977 vom Cape Canaveral Space Launch Complex (USA) gestartet, sein 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 erforscht hat.

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 2 erforschen den „interstellaren Raum“, den Raum zwischen verschiedenen Sternensystemen. Mit der NASA-App „Eyes on the Solar System“ können Zuschauer die Umlaufbahnen der Raumsonde verfolgen, die alle fünf Minuten aktualisiert werden. 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 ursprünglich als Ersatz für Voyager 1 gedacht war, sind die beiden Raumfahrzeuge identisch aufgebaut und tragen zehn wissenschaftliche Instrumente. Bis heute sind auf jedem Schiff noch vier dieser Motoren im Einsatz.

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 oft in den intensiven Strahlungsfeldern zu finden sind, die einige Planeten wie Jupiter umgeben. Diese Partikel passieren das CRS und hinterlassen Spuren, die darauf hinweisen, dass sie dort waren.

Dieses Tool liefert Informationen über den Energiegehalt, den Ursprung, die Beschleunigung und die Dynamik der kosmischen Strahlung in der Galaxie und hilft, die Nukleosynthese von Elementen in kosmischen Strahlungsquellen zu verstehen. 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 als Stück Holz vorstellen kann, und die Partikel, die es aufzeichnet, sind wie 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 gibt an, wie viele Partikel vom Sonnenwind und von den Planeten stammen, während die Richtung der in das Holz eingeprägten Kugeln die Flugrichtung der Partikel anzeigt.

Voyager 2-Simulation über die Echtzeit-Live-Tracking-App 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 das Erdkommunikationsinstrument, das Radioastronomie- (PRA) und Plasmawellensystem (PWS) mit V-förmigen Antennen. Der PWS deckt den Frequenzbereich von 10 Hz bis 56 kHz ab, während der PRA-Empfänger über zwei Frequenzbereiche verfügt, 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 Raumfahrzeuge haben gezeigt, wie der interstellare Raum mit dem Sonnenwind interagiert, einem Strom geladener Teilchen, der von der Sonne freigesetzt wird. Voyager lieferte auch Daten über die Heliosphäre, eine Art Schutzblase um das Sonnensystem.

Die Heliosphäre wird durch den Sonnenwind erzeugt und durch die Bedingungen im interstellaren Weltraum geformt. Die Grenze des Sonnensystems – wo der Sonnenwind endet und der interstellare Raum beginnt – wird Heliopause genannt.

Jede der Voyager-Sonden der NASA ist mit drei Radioisotopen-Thermoelektrikageneratoren (RTGs) ausgestattet, wie auf dem Foto zu sehen. RTGs versorgen Raumfahrzeuge mit Energie, indem sie die beim Zerfall von Plutonium-238 entstehende Wärme in Elektrizität umwandeln. Foto: NASA/JPL-Caltech .

Laut NASA hat die Raumsonde Voyager den Forschern neue Erkenntnisse über den interstellaren Raum geliefert. Sie fanden beispielsweise heraus, 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. Voyager habe Informationen über den Einfluss der Sonne in unserem gesamten Sternensystem geliefert, sagte der Direktor der Abteilung für Sonnenphysik im NASA-Hauptquartier in Washington D.C.

Jedes Voyager-Raumschiff wird von einem plutoniumhaltigen thermoelektrischen System angetrieben. Mit dem Zerfall des Plutoniums nimmt die freigesetzte Wärme ab und die Schiffe verlieren an Leistung. Um dieses Phänomen auszugleichen, schaltete die NASA nach eigenen Angaben alle nicht unbedingt erforderlichen Systeme ab, darunter auch die Heizgeräte, die die Geräte vor der bitteren Kälte im Weltraum schützen.

Die Raumfahrtbehörde berichtet jedoch, dass einige Instrumente trotz des Abschaltens der Heizungen seit 2019 noch betriebsbereit sind. Den NASA-Wissenschaftlern ist noch immer nicht klar, warum Voyager weiterhin bei Temperaturen betrieben wird, die viel niedriger sind, als es seiner ursprünglichen Konstruktion standhalten konnte.

„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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