Wissenschaft

Zehn Missionen im All

Die Sonde New Horizons näherte im Juli dem Zwergplaneten Pluto. Sie ist nur eins von vielen Projekten, mit denen wir die Mysterien des Alls ergründen wollen. Die zehn bedeutendsten Missionen im Überblick.

Von NGM

Von der Umlaufbahn der Erde bis weit über das Ende unseres Sonnensystem hinaus - die Menschheit dringt immer weiter ins Ungewisse vor. Die zehn bedeutendsten Missionen im Überblick.

Zehn Missionen im All

Mission: ISS - Internationale Raumstation
Unterwegs seit: 1998
Betreiber: USA, Russland, Europa, Kanada, Japan
Entfernung zur Erde: 400 km

Der Außenposten

Das Basislager der Menschheit im All liegt in nur 400 Kilometer Höhe. In der ISS umkreisen derzeit sechs Astronauten die Erde, forschen, fotografieren und versuchen, mit den Bildern und Meldungen, die sie zur Erde schicken, Begeisterung für die Raumfahrt zu wecken. Vor allem aber sollen sie die nächsten Schritte in den Weltraum vorbereiten. Deshalb wird US-Astronaut Scott Kelly, der im März zur Station gestartet ist, auch nicht sechs Monate auf der Station verbringen wie die anderen rund 130 ISS-Bewohner vor ihm. Er soll, gemeinsam mit seinem russischen Kollegen Gennadi Padalka, ein knappes Jahr durchhalten. Während dieser Zeit wollen Nasa-Mediziner Kellys gesundheitliche Entwicklung mit der seines Zwillingsbruders Mark vergleichen, der am Boden bleiben musste. Sie erhoffen sich Erkenntnisse, wie der menschliche Körper längere Flüge im All verkraftet.

Die ISS, die seit fast 15 Jahren dauerhaft bewohnt ist und inzwischen mit ihren riesigen Solarzellen die Ausmaße eines Fußballfeldes erreicht hat, steht der Eroberung des Alls aber auch im Weg: Geschätzte 100 Milliarden Euro hat allein der Westen für Bau und Betrieb der Station ausgegeben – Geld, das für andere Forschungsprojekte fehlt. Trotzdem wollen Amerikaner, Kanadier und Russen bis 2024 am fliegenden Labor festhalten. Die Europäer zögern noch, ob ihr Geld dort richtig investiert ist.

Mission: Gestra (German Experimental Space Surveillance and Tracking Radar)
Betrieb ab: 2017
Betreiber: Deutschland
Reichweite: 400-36.000 km

Schrottalarm im Orbit

Viele Raumfahrttechniker treibt die Sorge um, wie sie künftig Astronauten oder Forschungssonden heil ins All bekommen. Denn in der Umlaufbahn ist es eng geworden. Mehr als tausend Satelliten kreisen um die Erde, dazu über hunderttausend Trümmerteile – von ausgebrannten Raketenstufen bis hin zu winzigen Splittern, die bei Kollisionen zwischen Raumfahrzeugen entstanden sind. Sie schießen mit enormer Geschwindigkeit durch den Orbit und stellen eine große Gefahr dar: Ein zentimetergroßes Teilchen kann einen um die Erde rasenden Satelliten zerstören. Deshalb überwachen Raumfahrtagenturen die erdnahen Regionen, um vor Zusammenstößen warnen zu können. Allein der Katalog der Amerikaner verzeichnet 16.926 Objekte. Das ist allerdings nicht alles: Trümmer kleiner als zehn Zentimeter bleiben oft unentdeckt, militärisch wichtige Objekte werden verschwiegen.

„Um unsere eigenen Systeme schützen zu können, brauchen wir eigene, verlässliche Informationen“, sagt Gerald Braun, der zivile Leiter des Weltraumlagezentrums der Bundeswehr und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Diese Daten soll „Gestra“ liefern, das German Experimental Space Surveillance and Tracking Radar. Es arbeitet mit vielen kleinen Antennen und soll von zwei Seecontainern aus operieren. „Mit diesem Überwachungsradar können wir einen deutschen Katalog der gefährlichen Objekte erstellen“, sagt Braun. Ende 2017 soll das „Gestra“-System, für das rund 25 Millionen Euro zur Verfügung stehen, erste Daten liefern.

Zehn Missionen im All

Mission: Internationale Mondbasis
Einrichtungsjahr: offen
Betreiber: mehrere Staaten (zum Beispiel Russland, China, USA, Indien)
Entfernung zur Erde: 380.000 km

Unser Sprungbrett ins All

Johann-Dietrich Wörner, der neue Chef der Europäischen Raumfahrtagentur Esa, hat genaue Vorstellungen, wo er künftig seine Astronauten hinschicken will: hinter den Mond. Dort, gut geschützt gegen das von der Erde abgestrahlte Licht und die Radiowellen, will Wörner eine Mondbasis aufbauen. Deren Bewohner sollen Experimente durchführen, tief ins All blicken – und als eine Art Hüttenwirt fungieren. Für jene, die hier einen Zwischenstopp für noch weitere Reisen machen. „Eine Mondbasis wäre ein Sprungbrett für die weitere Erkundung des Weltalls“, sagte Wörner im April auf einer Konferenz in Colorado.

Fast 50 Jahre nach der Landung der amerikanischen „Apollo“-Astronauten ist der Mond wieder ein attraktives Ziel geworden. Europäer, Chinesen, Inder, Japaner und Russen, alle wollen auf den Erdtrabanten. Selbst die Amerikaner spielen mit dem Gedanken einer Rückkehr – und sei es nur mit einem bemannten Flug rund um den Mond. Noch immer verspricht eine Mondlandung internationales Prestige – ganz besonders für aufstrebende Länder wie Indien und China.

„Es wird behauptet, dass wir über den Mond schon alles wissen. Doch das stimmt nicht“, sagt Ralf Jaumann, Planetengeologe beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Berlin. Sechsmal sind Astronauten zwischen 1969 und 1972 auf dem Mond gelandet, sechsmal haben sie Bodenproben mitgebracht. Insgesamt 382 Kilogramm. Die Proben stammen jedoch allesamt von der Vorderseite, entweder nördlich oder knapp südlich des Äquators. „Das ist viel zu wenig für das Verständnis dieses Himmelskörpers“, sagt Jaumann. Unter Geologen wird zum Beispiel diskutiert, welche Rohstoffe tief im Innern des Mondes lagern – und ob sie dort abgebaut werden können.

Wir können jedoch nicht nur viel über den Mond lernen. Wir können auch viel von ihm lernen. „Der Mond zeigt uns direkt vor unserer Haustür, wie die Bildung der Planeten einst begonnen hat“, sagt Jaumann. „Er ist der Schlüssel zum Verständnis unseres Sonnensystems.“ Denn anders als die Erde, deren Antlitz durch Stürme und Vulkanausbrüche ständig verändert wurde, ist er seit mehr als vier Milliarden Jahren mehr oder weniger gleich geblieben und lehrt uns so, wie die Planeten des Universums im Rohzustand aussahen.

Entscheidende Hinweise könnte man vor allem auf seiner erdabgewandten Seite finden. Dort, nahe dem Südpol liegt das Aitken-Becken – ein etwa 13 Kilometer tiefer Einschlagkrater. An seinem Grund, so die Hoffnung der Planetenforscher, könnte durch den Aufprall eines Meteoriten Material freigelegt worden sein, das Einblicke ins Innere des Trabanten gewährt – und damit in seinen Aufbau und seine Geschichte. „Das würde uns helfen, die Entstehung des Mondes zu verstehen – und das wiederum hilft uns zu begreifen, warum die Erde so ist, wie sie eben ist“, sagt Jaumann.

Fast alle derzeit angedachten Missionen haben das Aitken-Becken zum Ziel. Ein Teil des Kraterrandes dort liegt immer in der Sonne, dort könnte ständig Solarenergie gewonnen werden. Das macht die Region zum idealen Standort für eine geplante Basis, auf der dann nicht nur geforscht und gerastet werden könnte, sondern auch getüftelt.

„Der Mond ist auch ein Experimentierfeld, eine riesige technologische Herausforderung“, sagt Ralf Jaumann. „Wer irgendwann zum Mars fliegen und dort mit einem Rover herumfahren will, tut gut daran, das vorher auf dem Mond auszuprobieren.“

 

Zehn Missionen im All

Mission: Exomars
Unterwegs ab: 2016
Betreiber: Europa, Russland
Entfernung: maximal 400 Mio. km

Die zweite Erde?

Hätte sich der Mars ein bisschen besser gehalten, er könnte heute als der „Grüne Planet“ in den Lehrbüchern auftauchen. Vor mehreren Milliarden Jahren, kurz nach seiner Entstehung, soll der Nachbar der Erde ein angenehmer Ort gewesen sein, davon sind Wissenschaftler überzeugt. Große Mengen Wasser flossen über seine Oberfläche, eine dichte Atmosphäre garantierte lebensfreundliche Temperaturen. Die Ergebnisse aus fünf Jahrzehnten Marsforschung – auf der Oberfläche und von oben aus der Umlaufbahn – las­sen daran wenig Zweifel. Es wurden nicht nur Flussbetten und Küstenlinien entdeckt, son­dern auch Mineralien, die nur in einer feuchten Vergangenheit entstanden sein können.

Heute ist der Mars eine lebensfeindliche Wüste. Die Durchschnittstemperaturen liegen bei minus 55 Grad Celsius, an extremen Tagen kann das Thermometer auch minus 135 Grad erreichen. Hinzu kommt eine Atmosphäre, die den Namen eigentlich nicht verdient: Der durchschnittliche Druck an der Marsoberfläche liegt bei sechs Prozent des irdischen Wertes, die „Luft“ besteht hauptsächlich aus Kohlen­dioxid. „Die große Frage lautet: Warum ist der Mars heute tot – und warum ist die Erde, deren Karriere vermutlich ähnlich begonnen hat, so eine große Ausnahme?“, sagt Fred Goesmann, Physiker am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen. Um der Antwort näher zu kommen, will die Europäische Raumfahrtagentur Esa kommendes Jahr eine Sonde zum Mars schicken, die zweite in ihrer Geschichte. Drei Jahre später soll ein europäisch- russischer Rover durch die rote Wüste rollen – ein technisches Meisterstück, das bislang nur den Amerikanern gelungen ist.

„Exomars“ heißt das Gesamtpaket. Goesmann betreut eines der neun wissenschaftlichen Instrumente auf dem Rover: „Moma“, der „Mars Organic Molecule Analyser“, soll vor allem nach organischen Molekülen suchen – denn diese wären weitere Indizien dafür, dass der Planet tatsächlich einst vielleicht grün war und auf ihm Leben existiert haben könnte. Solche Moleküle sind allerdings empfindlich. Sofern sie auf dem Planeten existieren, dürften sie auf der Oberfläche kaum zu finden sein. Die kosmische Strahlung hätte sie zerstört, oder die harschen Bedingungen vor Ort hätten sie chemisch umgewandelt, also oxidiert. „Exomars“ soll daher mit einem Bohrer Proben aus bis zu zwei Meter Tiefe gewinnen. Die Krümel werden vor Ort von „Exomars“ erhitzt, die austretenden Gase chemisch analysiert. Zusätzlich soll „Moma“ einige Bodenproben auch mit einem Laser beschießen. Dadurch werden Gase frei, die sich normalerweise nicht so einfach lösen lassen.

Das Verfahren ist aufwendig, welche Erkenntnisse es liefern wird, ungewiss. Goesmann würde die Proben am liebsten auf der Erde analysieren. „Die Messtechnik, die wir in irdischen Labors haben, ist viel besser als alles, was man hinschicken kann“, sagt der Physiker. „An Ort und Stelle ordentliche Proben nehmen, sie verkorken und nach Hause bringen – das wäre schick.“ Bislang hat die Esa jedoch kein Geld für eine derartige Mission und auch gar keine Pläne, wie es gelingen könnte, es gibt allenfalls Studien. An einen Start ist frühestens im nächsten Jahrzehnt zu denken.

Allzu viel Zeit dürfen sich die Forscher jedoch nicht lassen, zumindest wenn es nach den Anhängern einer Umsiedlung auf den Roten Planeten geht. Denn ein solcher Umzug bedürfte aufwendiger Renovierungsarbeiten vor Ort. Die Mars-Visionäre träumen davon, den Roten Planeten in seinen wahrscheinlichen ursprünglichen, grünen Zustand zurückzuversetzen. „Terraforming“ nennt sich das ambitionierte Unterfangen. Die Idee: Damit Menschen auf dem Mars überleben können, muss es dort deutlich wärmer werden.

Erreicht werden soll das, indem ein künstlicher Treibhauseffekt eingeleitet wird. Gefrorenes Kohlendioxid, das derzeit in rauen Mengen am Südpol des Mars zu finden ist, geht dadurch in einen gasförmigen Zustand über. Die Atmosphäre wird allmählich dichter, es wird wärmer, noch mehr Kohlendioxid wird frei, eine Kettenreaktion kommt in Gang. Sie lässt die Temperaturen auf dem Mars um 50 Grad Celsius steigen, im Idealfall sogar um 70 Grad. Dann würden mit der Zeit Ozeane entstehen, Bäume würden wachsen, und die Menschen hätten zumindest ein klein wenig Luft zum Atmen.

Ideen, wie der Treibhauseffekt für das „Terraforming“ ausgelöst werden könnte, gibt es viele: Asteroiden könnten umgeleitet werden, damit sie auf dem Mars einschlagen, dadurch große Mengen Aufprallenergie freisetzen, die wiederum Kohlendioxid erzeugt; Spiegel in der Mars-Umlaufbahn könnten Sonnenlicht in Richtung der Pole reflektieren und dort das gefrorene Kohlendioxid erwärmen; extrem starke Treibhausgase, unter anderem die auf der Erde längst verbannten FCKW, könnten in die Atmosphäre geblasen werden – entweder mit Raketen oder durch Fabriken auf der Oberfläche.

Vielleicht wird der Mars auf diese Weise irgendwann für Menschen bewohnbar. Aber er wäre nicht mehr derselbe.

 

Zehn Missionen im All

Mission: Stereo
Unterwegs seit: 2006
Betreiber: USA
Entfernung der Sonden: maximal 306 Mio. km

Geliebter Störenfried

Die Sonne ist alles andere als jener ruhige, helle Fleck, für den unsere Vorfahren sie hielten. Sie brodelt und spuckt, sie schleudert Strahlung und geladene Teilchen in Richtung Erde. Vor allem aber ist sie der einzige Stern im Kosmos, den die Menschheit aus der Nähe untersuchen kann.

Seit 2006 übernahmen die beiden „Stereo“-Sonden diese Aufgabe. Sie blickten aus unterschiedlichen Winkeln auf den Stern und konnten 3D-Aufnahmen der gewaltigen Sonnenausbrüche erstellen, deren Strahlungen auf der Erde Stromnetze und Satellitenverbindungen unterbrechen. Ende vergangenen Jahres ist allerdings einer der beiden Sonnenspäher ausgefallen, doch Nachschub ist schon in Sicht: 2018 wollen sowohl Amerikaner als auch Europäer die nächsten Sonnensonden hochschicken.

 

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Mission: Rosetta
Unterwegs seit: 2006
Betreiber: Europa
Entfernung zur Erde: maximal 936 Mio. km

Zeugen allen Anfangs

Kometen sind Zeitzeugen. Sie sind in der ersten Phase der Entwicklung des Sonnensystems entstanden, und darum tragen sie noch immer die Materie von damals durchs All. Sie zu untersuchen ist allerdings schwierig. Die meiste Zeit kreisen sie in den dunklen, fernen Außenbezirken des Sonnensystems. Selten kommen sie in Erdnähe, und wenn, dann ziehen sie relativ rasch an uns vorbei.

Der europäische Kometenjäger „Rosetta“ musste deshalb einen weiten Weg auf sich nehmen. Raumsonden fliegen ja nie „Luftlinie“ von der Erde zum Ziel, sie nähern sich ihm auf ihren jeweiligen Umlaufbahnen in weiten Spiralen an. Deswegen brauchte „Rosetta“ zehn Jahre und flog insgesamt 6,4 Milliarden Kilometer. Im August 2014 schwenkte die Sonde in die Umlaufbahn um den Kometen Tschurjumow- Gerassimenko, eine bislang einmalige Leistung in der Geschichte der Raumfahrt.

„Ursprünglich hatten wir Sorge, ,Tschuri‘ könnte so inaktiv sein, dass wir nichts zu sehen bekommen“, sagt Holger Sierks, Physiker am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen. Dann entdeckte „Rosetta“ bereits im Anflug die erste Staubfontäne auf dem Kometen. Der vier Kilometer lange Brocken aus Stein und Eis feuert aus allen Rohren – offenbar, weil die Sonnenstrahlen das Eis unter seiner Oberfläche erwärmen. Es wird gasförmig, entweicht und reißt dabei Staub mit sich, dessen Zusammensetzung „Rosettas“ Instrumente analysieren können.

Auch sonst sorgt Tschurjumow-Gerassimenko für Überraschungen. Er ist porös und ähnlich dicht wie Kork. Eine Überlegung geht zudem davon aus, dass sich Kometen durch die Anziehungskraft von Magnetfeldern bilden. Doch Tschurjumow-Gerassimenko besitzt gar keines. Der Wasserdampf, der in Fontänen austritt, unterscheidet sich chemisch deutlich vom irdischen Wasser. Das widerspricht einer These, wonach die Ur-Ozeane der Erde einst mit dem Wasser von Kometen gespeist wurden.

Die neuen Informationen sind aber nur ein Steinchen im großen Bild, das derzeit entsteht, auch mithilfe der Aufnahmen anderer Kometen, die irdische Teleskope liefern. „Tschurjumow-Gerassimenko ist ja nur einer von Milliarden, die sich im frühen Sonnensystem gebildet haben“, sagt Sierks.

Ein Höhepunkt der Mission steht noch an. Mitte August wird der Komet der Sonne so nah kommen wie noch nie. Ihre Energie könnte die Landesonde „Philae“ wieder zum Leben erwecken. Das solarbetriebene „Beiboot“ von Rosetta hätte im November 2014 sanft aufsetzen sollen, um Bodenproben zu nehmen. Es kippte dort aber um und liegt seitdem zum größten Teil im Schatten. Das starke Sonnenlicht könnte nicht nur die Energieversorgung der Sonde wieder ankurbeln, sondern auch Bereiche auf der Kometenoberfläche freilegen, die bislang unter einer Staubschicht liegen, hofft Sierks. Das würde einen genaueren Blick auf Tschurjumow-Gerassimenko erlauben – und damit weit zurück in die Urzeit unseres Sonnensystems.

 

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Mission: Jupiter Icy Moon Explorer
Unterwegs ab: 2022
Betreiber: Europa
Entfernung zur Erde: 800 Mio. km

Gibt es Leben auf Europa?

Wer außerirdisches Leben sucht, muss womöglich gar nicht so weit fliegen. Schon ein paar hundert Millionen Kilometer von uns entfernt könnte es existieren. Doch nicht der Mars mit seinen „grünen Männchen“ gehört zu den heißesten Kandidaten für Leben fern der Erde, sondern Europa, einer der vier größten Monde des Jupiter. Dort vermuten Planetenforscher unter dicken Eispanzern Ozeane aus flüssigem Salzwasser. Sie bieten – zumindest in der Theorie – beste Voraussetzungen für die Entstehung primitiver Existenzen. „Ob sich dort wirklich Leben entwickeln konnte, wissen wir natürlich noch nicht“, sagt Hauke Hußmann, Physiker am Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft­ und Raum­fahrt in Berlin. „Aber es ist einer der wenigen Orte im Sonnensystem, wo das zumindest denkbar wäre.“

Und weil alles, was denkbar ist, Forscher fasziniert, bereitet die Europäische Raumfahrtagentur Esa derzeit „Juice“ („Jupiter Icy Moon Explorer“) vor, eine knapp eine Milliarde Euro teure Sonde zur Erforschung der eisigen Jupitermonde. Nach dem Start im Jahr 2022 und einer achtjährigen Reise soll „Juice“ an den Monden Europa und Kallisto vorbeifliegen, bevor sie schließlich in eine Umlaufbahn um den Mond Ganymed ein­ schwenkt – eine Premiere in der Geschichte der Raumfahrt.

Mit an Bord soll dann auch „Gala“ sein, das Laser­-Altimeter, das Hauke Hußmann mit seinem Team entwickelt. Es funktioniert ähnlich wie ein Entfernungsmesser aus dem Baumarkt. „Gala“ kann aus großer Höhe auf etwa 15 Zentimeter genau bestimmen, wie stark sich die zugefrorene Oberfläche der Monde durch die variierende Anziehungskraft des Jupiter hebt und senkt. „Wenn unter dem Eis ein Ozean liegt, müsste sich die Eisschicht um Ganymed um einige Meter bewegen, ohne Ozean wären es nur ein paar Dutzend Zentimeter“, sagt Hußmann. Auch das Gravitationsfeld der Monde soll gemessen werden. Die Daten sollen gemeinsam sogar Aufschluss darüber geben, wie dick die Eisschicht ist – und wie groß der Ozean darunter. Andere Instrumente suchen zudem nach Mineralien und Spuren organischer Moleküle an der Mondoberfläche.

Die Sonde wird dabei womöglich nicht allein sein. Nach­ dem sich die Amerikaner zu­ nächst aus Geldmangel vom „Juice“­-Projekt zurückgezogen hatten, wollen sie nun selbst fliegen: „Europa Clipper“ heißt ihre Mission, die ebenfalls 2022 starten könnte. Im April haben die Amerikaner die Esa eingeladen, sich zu beteiligen – zum Beispiel mit einem Landegerät, das in Europas Ozean nach Spuren von Leben sucht. Der erste Prototyp für solch eine Sonde, die sich mit einer Elektroheizung durch den Eispanzer schmelzen soll, ist bereits in der Arktis getestet worden. Sie hat funktioniert.

 

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Mission: Pluto (New Horizons)
Unterwegs seit: 2006
Betreiber: USA
Entfernung zur Erde: 4,8 Mrd. km

Die Wahrheit über Pluto

Klein, kalt und unglaublich weit weg: Pluto hat seine Geheimnisse lange bewahrt. Selbst die leistungsfähigsten Teleskope lieferten keine scharfen Bilder. Wir wussten, dass es Pluto gibt. Sonst wussten wir fast nichts über ihn. Das änderte sich am 14. Juli 2015. Die Nasa-Raumsonde „New Horizons“ flog in einer Entfernung von nur 12.500 Kilometern an Pluto vorbei. Schon vor den ersten scharfen Bildern zeigte die Sonde, dass der Zwergplanet Pluto größer war, als gedacht. Damit konnte ein jahrzehntelang andauernder Streit zwischen Wissenschaftlern beendet werden. Die Messungen ergaben, dass Plutos Durchmesser 2.370 Kilometer beträgt. Dies entspricht 18,5 Prozent des Erddurchmessers. Bislang gingen die Forscher lediglich von einem Durchmesser von 2.300 Kilometern aus, doch auch diese Größenkorrektur macht Pluto nicht wieder zum Planeten.

Weiter berichtete die Nasa, Pluto habe eine geringere Dichte als gedacht und bestehe zudem aus mehr Eis als zunächst angenommen. Die Nasa-Forscher fanden heraus, dass die innere Hitze des Zwergplaneten das Eis immer wieder schmelzen lässt, wodurch es sich bewegt - ähnlich den Gletschern auf der Erde. Zudem gaben sie bekannt, dass die helleren Eisflächen unter anderem aus Methan, Stickstoff und Kohlenstoffmonoxid bestehen.

Es war nicht das erste Mal, dass wir unser Bild von Pluto ändern. Sogar seine Entdeckung beruht auf einem Irrtum. Astronomen hatten Mitte des 19. Jahrhunderts berechnet, dass die Umlaufbahnen der Eisriesen Neptun und Uranus unregelmäßig verlaufen. Sie schlossen daraus, dass da draußen noch etwas sein muss, das groß genug ist, die Kreise der beiden Planeten zu stören. Aber die Suche blieb lange erfolglos. Bis zu einem Spätnachmittag im Februar 1930. Der 24-jährige Clyde Tombaugh saß an seinem Arbeitsplatz im Lowell-Observatorium. Kollegen hatten ihm die Aufgabe übertragen, nach „Planet X“ Ausschau zu halten.

Tombaughs Arbeitsgerät war ein Blinkkomparator, ein Instrument, mit dem der Betrachter zwischen Langzeitaufnahmen des Himmels hin und her blenden kann. Die Fotos zeigten Hunderttausende von Sternen und waren im Abstand von mehreren Tagen aufgenommen worden. Der schnelle Wechsel zwischen den Aufnahmen ließ Objekte, die sich weiterbewegt hatten, scheinbar hin und her springen.

An jenem 18. Februar fiel Tombaugh in einer Bildserie ein winziger Fleck auf, der nicht an seinem Platz blieb. Mal stand er links von zwei hellen Sternen, mal war er einige Millimeter nach rechts gesprungen. Immer wieder schaltete der junge Mann hin und her. Anschließend nahm er sich ein weiteres Himmelsfoto vor, das bereits früher entstanden war, und suchte darauf nach demselben Fleck. Schließlich fand er mithilfe einer Handlupe das verdächtige Objekt. Nach 45 Minuten war Tombaugh überzeugt.

Er hatte Planet X gefunden.

Nach wochenlangen weiteren Beobachtungen gab das Lowell- Observatorium Tombaughs Entdeckung bekannt. Die Astronomen wussten allerdings gleich: Irgendetwas stimmt nicht. Der Lichtpunkt war zu klein für einen Planeten. Dieses Objekt konnte eigentlich nicht die Ursache für die unregelmäßigen Bewegungen von Uranus und Neptun sein.

In der Öffentlichkeit war die Begeisterung dennoch groß. Hunderte von Briefen mit Namensvorschlägen gingen bei den Wissenschaft- lern ein. Die Forscher folgten schließlich der elfjährigen englischen Schülerin Venetia Burney: Er solle „Pluto“ heißen, nach dem römischen Gott der Unterwelt. Angemessen düster für einen Planeten am dunklen Rand des Sonnensystems und wie üblich ein Name aus der Mythologie. Ein Rätsel aber blieb er mit seiner eigenartigen, stark gekrümmten Umlaufbahn und seiner geringen Größe weiterhin. Im Laufe der Jahre schrumpften die Schätzungen seiner Masse immer mehr. Mittlerweile haben Astronomen sogar beschlossen, den Himmelskörper aus der Liste der Planeten zu nehmen und ihn als Zwergplanet einzustufen. Seitdem hat unser System nur noch acht Planeten.

Und da wäre auch noch dieser sonderbare Pluto-Trabant. 1978 wurde der Mond Charon entdeckt. Er ist ungefähr halb so groß wie Pluto. Die beiden bilden also eigentlich ein Doppel- Zwergplanetensystem mit mindestens vier weiteren Monden.

Generell war bei Pluto wenig so, wie es anfangs aussah. Als Ende der Achtzigerjahre die Raumsonde „Voyager 2“ den Bereich der Riesenplaneten durchquerte und die tatsächliche Masse des Neptun ermittelte, gab es endlich belastbare Daten, mit denen man dessen Umlaufbahn berechnen konnte. Das Ergebnis: Die vermeintliche Bahnstörung, wegen der Clyde Tombaugh mit schier unerschöpflicher Geduld im Jahr 1930 nach einem neunten Planeten suchte, beruhte schlicht auf einem Rechenfehler. Ohne diesen Irrtum hätte nie ein Mensch nach Pluto gesucht. Wir wüssten womöglich bis heute nicht, dass es ihn gibt.

Seit seiner Degradierung ist er offiziell nur noch einer von mehreren tausend Himmelskörpern, die im Kuipergürtel kreisen, einem Ring aus Gesteinstrümmern jenseits des Neptun, Überreste aus der Entstehungszeit des Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren.

Und genau das macht Pluto auch mit dem Etikett „Zwergplanet“ weiterhin interessant. Denn dadurch ergeben sich es einige Gemeinsamkeiten mit der Erde: Ganz zu Beginn war die Erde von Wasserstoff und Helium umhüllt. Diese Gase entwichen im Laufe von Jahrmillionen, vor rund zwei Milliarden Jahren begann dann durch die Fotosynthese der Pflanzen die Anreicherung mit Sauerstoff. Auch auf Pluto änderte sich die Zusammensetzung der Atmosphäre im Laufe der Zeit. Sein Mond Charon ist wohl auf dieselbe Art wie unserer entstanden: durch einen Einschlag eines Mega-Asteroiden. Aber während unser Mond sich aus zahllosen Kollisionstrümmern gebildet hat, die im Laufe der Zeit zu einer Kugel kondensierten, wurde Charon relativ intakt, an einem Stück, vom Pluto abgeschlagen.

Dass damals auch noch andere Brocken aus dem Planeten gerissen wurden, bereitete dem „New Horizons“-Team im Vorfeld große Sorgen: Das Zwergplanetenpaar wird von vielen Objekten umschwirrt, mit denen die Nasa-Sonde hätte kollidieren können. „Wir können nur hoffen, dass beim Vorbeiflug alles gut geht“, sagte Mark Showalter aus der Arbeitsgruppe Risikobewertung.

Am 15. Juli 2015 kam die Entwarnung: Die Raumfahrtsonde „New Horizons“ hat „nach Hause telefoniert“ und ist „gesund“. Mit diesen persönlichen Worten gaben die Nasa-Verantwortlichen bekannt, dass die Sonde erfolgreich am Zwergplaneten Pluto vorbeiflog.

 

Zehn Missionen im All

Mission: Voyager 1
Unterwegs seit: 1977
Betreiber: USA
Entfernung zur Erde: 19,5 Mrd. km

Kosmischer Botschafter

Sie fliegt und fliegt und fliegt. „Voyager 1“ ist der VW Käfer unter den Raumsonden: nicht das neueste, nicht das tollste Modell, aber robust und zuverlässig. Seit knapp 38 Jahren ist die amerikanische Sonde unterwegs, mehr als 19,5 Milliarden Kilometer hat sie sich von der Heimat entfernt, gut 18 Stunden brauchen ihre Funksignale, bis sie schließlich kaum wahrnehmbar die Erde erreichen.

„,Voyager‘ ist in Regionen vorgedrungen, die nie eine Raumsonde zuvor gesehen hat“, sagt John Grunsfeld, Wissenschaftschef der US-Raumfahrtbehörde Nasa: Vor ungefähr drei Jahren hat „Voyager 1“ den direkten Einfluss der Sonne verlassen. Nun kreuzt die Sonde in einer Region, die Astronomen „interstellarer Raum“ nennen – gefüllt von den Staub- und Gaswolken zwischen den Sternen.

Der Zahn der Zeit nagt allerdings auch an „Voyager 1“. Von den ursprünglichen 470 Watt, die die Plutonium-Batterie der Sonde einst lieferte, sind noch 250 Watt übrig geblieben. Nach und nach müssen in den kommenden Jahren daher die wissenschaftlichen Instrumente abgeschaltet werden, die bislang immer noch Daten zur Erde schicken. Vermutlich 2025 werden dann komplett die Lichter ausgehen.

Was bleibt, ist eine vergoldete Schallplatte an Bord – mit irdischen Bildern, Tönen und Grüßen in 55 Sprachen. Bis irgendein Außerirdischer sie anhören kann, falls es ihn denn geben sollte, wird allerdings noch etwas Zeit vergehen: Das nächste Planetensystem erreicht „Voyager 1“ auf seinem Weg in die unendlichen Weiten in frühestens 40.000 Jahren.

 

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Mission: Hubble-Weltallteleskop
Unterwegs seit: 1990
Betreiber: USA, Europa
Entfernung zur Erde: 600 km

Der Durchblicker

Seit einem Vierteljahrhundert späht das Weltraumteleskop „Hubble“ oberhalb unserer den Blick trübenden Atmosphäre hinaus in den Kosmos und liefert überwältigende Fotos von Galaxien und den Geburtsorten der Sterne. Sie helfen uns zu verstehen, wie sich unsere Milchstraße und unser Sonnensystem aus Materienebeln formten. Dank „Hubbles“ Weitsicht wissen wir zudem, dass die für uns wahrnehmbare Materie nicht genug Anziehungskräfte entwickeln kann, um die Planeten zusammenzuhalten, und dass deshalb der größte Teil des Universums aus unsichtbarer „Dunkler Materie“ und „Dunkler Energie“ besteht. „Hubble“ hat auch unsere Nachbarschaft im Blick: Erst kürzlich entdeckte es drei interessante Objekte jenseits der Plutobahn. Sie könnten das nächste Ziel für „New Horizons“ sein – wenn die Sonde mit Pluto fertig ist.

(NG, Heft 07 / 2015, Seite(n) 46-75)

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