Astronomie: Die 10 spannendsten Missionen im All
Der Kosmos und seine Bestandteile faszinieren seit jeher die Menschen – seien es fremde Galaxien, Schwarze Löcher oder die Planeten unseres Sonnensystems. Forscher versuchen auf verschiedenen Wegen, mehr Einblick in diese geheimnisvollen "Welten" zu bekommen. Eine wichtige Rolle spielen dabei Forschungsprojekte, die direkt vor Ort, also im Weltraum stattfinden – etwa mit Weltraumteleskopen, Sonden oder gar Rovern. Im Folgenden präsentieren wir unsere Favoriten für die 10 spannendsten Weltraummissionen, die derzeit laufen.
Gibt es außerirdisches Leben? Auf einem Planeten, dessen Bedingungen denen der Erde ähneln, stünden die Chancen dafür zumindest nicht schlecht. Und es gibt wenigstens einen viel versprechenden Kandidaten: Kepler-452b, entdeckt vom Weltraumteleskop Kepler. Seit 2009 kreist das Teleskop um die Sonne, und Forscher suchen damit nach so genannten extrasolaren Planeten oder Exoplaneten – sprich Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. Auf fast allen der über tausend bislang erspähten Exoplaneten herrschen indes keine erdähnlichen und somit lebensfreundlichen Bedingungen. Ob auf einem Planeten Leben möglich ist, hängt maßgeblich davon ab, woraus er besteht. Idealerweise ist er aus Gestein wie die Erde. Zudem braucht er flüssiges Wasser. Und das gibt es nur bei den richtigen Temperaturen, die vom Abstand des Planeten zu seinem Heimatstern abhängen.
Bereits nach vier Jahren wurde Keplers Hauptmission für beendet erklärt, da die Ausrichtung des Fernrohrs nicht mehr richtig funktionierte. Gleichwohl suchen Forscher mit Hilfe von Kepler weiterhin nach Exoplaneten – dem Defekt geschuldet jetzt sogar in größeren Bereichen des Alls. Ein wenig erinnert das an die Fehlsichtigkeit des Namensgebers, des Astronomen Johannes Kepler: Seine Sehschwäche hinderte ihn zwar an präzisen Himmelsbeobachtungen, aber nicht an einer exakten Beschreibung der Planetenbewegungen. Vielleicht beschert uns das Teleskop also auch noch überraschende Erkenntnisse – trotz eingeschränkter Funktion.
Wie nimmt man die Erde von einem vorbeifliegenden Raumschiff aus wahr? Seit die Raumsonde Juno (Jupiter Polar Orbiter) ein so genanntes Swing-by-Manöver an der Erde vollführte, wissen wir es. 2011 wurde Juno an Bord einer Trägerrakete ins All geschossen. Zunächst brachte eine Sonde sie auf eine Bahn um die Sonne. Etwa ein Jahr später rauschte sie durch ein gesteuertes Manöver in 560 Kilometer Abstand an der Erde vorbei. Durch deren Gravitationsfeld wurde Juno beschleunigt – hat also quasi Schwung geholt für den mehr als 600 Millionen Kilometer weiten Weg zum Planeten Jupiter. Während des Vorbeiflugs an der Erde entstanden so bereits relativ am Anfang ihrer Mission spektakuläre Aufnahmen unseres Planeten.
Die Energieversorgung der Sonde basiert zu einem Großteil auf Sonnenlicht. Das erhöhte den Planungsaufwand der Mission erheblich, müssen die Solarzellen doch stets mit genügend Licht versorgt werden. Beispielsweise darf die Sonde nicht in den Schatten Jupiters eintreten, wenn sie voraussichtlich ab Juni 2016 den Planeten für mindestens ein Jahr umrundet. Die Forscher erhoffen sich aus den Daten von Juno Erkenntnisse etwa über die Zusammensetzung des Planeten, seine Atmosphäre und sein Magnetfeld. Um zu verhindern, dass die Sonde eines Tages irdische Bakterien auf den Jupitermonden hinterlässt, soll sie nach Missionsende kontrolliert zum Absturz auf dem Gasplaneten gebracht werden – gemeinsam mit ihren drei Passagieren: dem Gott Jupiter, seiner Frau Juno und dem Entdecker der großen Jupitermonde, Galileo Galilei. Allesamt sind sie in Form von Legofiguren mit an Bord.
Die Internationale Raumstation (ISS) ist wohl eine der größten Erfolgsgeschichten der grenzübergreifenden Wissenschaft. In einer Höhe von ungefähr 400 Kilometern kreist die Station seit 1998 um die Erde und dient als riesiges, internationales Forschungslabor im Weltraum. Sie hat eine Ausdehnung von 100 mal 100 mal 30 Metern und ist damit das größte künstliche Objekt im Erdorbit. Seit der Jahrtausendwende wird die ISS dauerhaft von Astronauten bewohnt, die eine Vielzahl von Projekten betreuen. Diese reichen von astronomischen, meteorologischen oder medizinischen Untersuchungen bis hin zu weniger naheliegenden Projekten. So werden etwa seit Mitte 2016 von der ISS aus die Bewegungen von mit Sendern ausgestatteten Wildtieren auf der Erde global erfasst. Auch die Bewohner selbst dienen als Probanden: Beispielsweise untersucht man an ihnen, inwiefern missionsbedingter Stress die Gesundheit beeinflusst. Die NASA will die Raumstation noch bis mindestens Ende 2024 betreiben. Dann könnte sie im Südpazifik mit einem geplanten Absturz deren Mission beenden.
Rund 365 000 Personen nutzten bis Herbst 2005 das Angebot der NASA, ihren Namen auf einem Mikrochip speichern zu lassen. Knapp ein Jahr später flog dieser dann zum Asteroiden Vesta – im Gepäck der Raumsonde Dawn. Vesta, ein Gesteinsbrocken mit Metallkern, umkreist die Sonne im so genannten Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Dort ist er mit etwas über 500 Kilometer Durchmesser der drittgrößte Himmelskörper und gleichzeitig ein einzigartiges Relikt des Sonnensystems: Er ist in der Frühphase seiner Entwicklung stehen geblieben und ähnelt damit womöglich der Erde am Anbeginn ihrer Zeit. Deshalb konnten die Wissenschaftler aus den von Dawn gesammelten Daten einiges über die Entstehungsgeschichte des Sonnensystems lernen.
2012 verließ die Sonde den Asteroiden wieder und erreichte etwa drei Jahre später ihr zweites Ziel: den Zwergplaneten Ceres – rund 600 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Dawn ist seither das erste Raumschiff, das nacheinander in das Schwerefeld von zwei unterschiedlichen Himmelskörpern eingetreten ist. Die Untersuchungen des Zwergplanten haben zunächst mysteriöse weiße Flecken auf dessen Oberfläche zu Tage gefördert. Diese könnten durch Asteroideneinschläge entstanden sein, die zunächst Wasser freilegten. Das Wasser verdampfte und zurück blieben die darin enthaltenen Salzminerale.
Die Dauer der Mission wird durch den Treibstoff bestimmt. Dieser wird voraussichtlich noch bis Ende 2016 reichen. Auf Grund ihrer stabilen Umlaufbahn wird die Sonde danach jedoch weiterhin um Ceres kreisen – mindestens für mehrere hundert Jahre, so die Berechnungen der Astronomen.
Die Situation auf dem Mars hat sich seit damals jedoch grundlegend verändert: Heutzutage verdampft in der dünnen Atmosphäre flüssiges Wasser sofort. Der Rote Planet ist nur noch eine extrem kalte und trockene Staubwüste, auf der die Existenz von Leben kaum vorstellbar ist. Jetzt bewegt sich dort nur noch Curiosity. Bislang hat das Gefährt über elf Kilometer zurückgelegt. Es nähert sich momentan den "Bagnold Dünen" – aktiven Dünen aus Sand, so hoch wie zweigeschossige Häuser. Damit man sich die Erkundungsfahrten besser vorstellen kann, hat die NASA eine Simulation ins Internet gestellt, mit der man den Steuerknüppel von Curiosity bewegen und die verschiedenen Kameraperspektiven testen kann.
Zugegeben, die Idee der Europäischen Weltraumbehörde ESA war kühn: eine Weltraumsonde, die zehn Jahre nach dem Start einen Kometen erreicht, diesen dann in wenigen Kilometern Abstand umkreist und als Höhepunkt eine Tochtersonde abstößt, welche wiederum auf dem Kometen landet, um diesen zu erforschen. Dementsprechend war auch das mediale Interesse groß, als es im November 2015 tatsächlich so weit war: Die Tochtersonde Philae setzte zur Landung auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko an. Zuvor hatte die mit Messinstrumenten und Kameras gespickte Muttersonde den Kometen detailliert kartografiert und einen geeigneten Landeplatz ausgemacht. Unglücklicherweise funktionierte die Landetechnik von Philae nicht fehlerfrei, der Lander prallte zweimal ab und kam schließlich in einer ungünstigen Position zum Stehen. Dort reicht das Sonnenlicht für eine Energieversorgung nicht aus, weshalb der Tochtersonde nur wenig Zeit blieb, um Daten zu sammeln. So war die Mission von Philae leider schon viel früher als geplant zu Ende. Rosetta jedoch begleitet den Kometen nun während seiner aktiven Phase, in der er Koma und Schweif ausbildet. Die Wissenschaftler erhoffen sich aus den Daten Einsichten in die chemische Zusammensetzung des frühen Sonnensystems.
Ob zerfetzte Galaxien, glühende Gasnebel oder Materie verschlingende Schwarze Löcher – Hubble erspäht so einiges im Universum. Seit über einem viertel Jahrhundert zieht dieses Weltraumteleskop seine Bahnen um die Erde und versorgt Wissenschaftler mit beeindruckenden Bildern aus den Tiefen des Weltalls. Die Aufnahmen haben eine immense Anzahl an wissenschaftlichen Publikationen hervorgebracht und maßgeblich zu zahlreichen Erkenntnissen über das Universum und seine Bestandteile beigetragen.
Mit knapp über 13 Meter Länge ist Hubble verglichen mit der erdgebundenen Konkurrenz jedoch ein Winzling unter den Himmelsfernrohren. Sein Standort macht das jedoch wieder wett. Denn mehr als 500 Kilometer über der Erdoberfläche wird das Auflösungsvermögen nicht durch die Moleküle der Erdatmosphäre begrenzt und erlaubt einen ungetrübten Blick ins All. So konnte Hubble zum ersten Mal einen Exoplaneten direkt beobachten oder Aufnahmen von zusammenstoßenden Galaxien und explodierenden Sternen machen. Hubble ist so konzipiert, dass es in seiner Umlaufbahn gewartet werden kann, was auch bereits mehrmals geschehen ist. Dennoch naht das Ende wohl spätestens 2024. Sein stetig sinkender Orbit wird dann dazu führen, dass Hubble in die Erdatmosphäre eintritt und auf Grund von Reibungseffekten verglüht. Um dies zu verhindern, müsste ein anderes Raumfahrzeug das Teleskop wieder "anheben". Dafür gibt es aber bislang keine konkreten Pläne.
Am 14. Juli 2015 nach neun Jahren Flugzeit war es endlich so weit, die Raumsonde der NASA New Horizons hatte ihr erstes Etappenziel erreicht: den Zwergplaneten Pluto am Rand unseres Sonnensystems. Spektakuläre Aufnahmen gelangten zur Erde und entgegen den Erwartungen offenbarten sie ein sehr abwechslungsreiches Bild des prominentesten und größten Objekts im Kuipergürtel. Die Oberfläche Plutos besteht aus einer vielfältigen Mischung von Gesteinen und Strukturen, die durch unterschiedliche geologische Prozesse entstanden sein müssen. Die Bilder zeigen tiefe Schluchten, Eisberge, Krater und auch Formen, für deren Entstehung Wissenschaftler keine Erklärung haben. Möglicherweise lüften die aufgezeichneten Daten noch das eine oder andere Rätsel. Deren Übertragung dauert bis zum Herbst 2016 an.
Im Kuipergürtel vermuten Astronomen mehr als 70 000 Objekte mit jeweils mehr als 100 Kilometer Durchmesser und möglicherweise gar einen bislang unbekannten Planeten. Voraussichtlich im Jahr 2019 werden wir noch ein weiteres Objekt aus dem Asteroidengürtel näher kennen lernen: das transneptunische Objekt 2014 MU 69. Zu diesem Himmelskörper mit einem Durchmesser von etwa 25 bis 45 Kilometern ist New Horizons momentan unterwegs – auf zu neuen Horizonten am Ende unseres Sonnensystems.
Saturns einzigartiges Ringsystem hat Astronomen seit jeher in den Bann gezogen. Es war wohl nur eine Frage der Zeit, bis Forscher es näher untersuchten. Im Jahr 2004 hat das mit der Mission Cassini-Huygens schließlich auch geklappt: Die Raumsonde Cassini schwenkte nach siebenjährigem Flug und einem Weg von mehr als 3,2 Milliarden Kilometern in eine Umlaufbahn um den Gasplaneten ein. 2005 schickte sie erfolgreich ihre kleine Landeeinheit Huygens auf die Oberfläche des größten Saturnmondes Titan. Er ist einer von mittlerweile 62 entdeckten Monden des Ringplaneten. Mit ihrer hochauflösenden Kamera, Spektrometern und sonstigen Sensoren zeichnete die Sonde knapp vier Stunden lang Daten auf, darunter rund 600 teils spektakuläre Bilder. Die Astronomen erfuhren dadurch viel über die Oberfläche des Titan und dessen Atmosphäre. Ein konstanter Methankreislauf mit Regen, Flüssen und Seen formt etwa Berge und Täler, die auf den Aufzeichnungen während des Landeanflugs zu sehen sind.
Nach der Abkopplung der Tochtersonde setzte Cassini ihre Mission fort und umkreist seither den Gasplaneten. Mit einer umfangreichen Ausstattung an Messinstrumenten hat sie während dieser Mission viele neue Erkenntnisse über Saturn, sein Ringsystem und seine Monde geliefert. Der Erfolg der Mission führte bereits mehrfach zu einer Verlängerung. 2017 wird dann aber endgültig Schluss sein: Durch einen kontrollierten Absturz in den Gasplaneten soll die Sonde zum Verglühen gebracht werden; so will man verhindern, dass Mikroorganismen von der Erde die Saturnmonde kontaminieren.
Eigentlich klingt es unglaublich: Seit 1977 sind zwei Sonden im Weltraum unterwegs, die nach wie vor treu Daten zur Erde senden. Ob Atmosphärenstrukturen von Planeten, Verhalten des Sonnenwindes, von Magnetfeldern und diversen Strahlungen, die baugleichen Voyager-Sonden sind wahre Multitalente im Sammeln von Informationen und haben den Astronomen viele neue Einblicke in unser Sonnensystem und den Kosmos gewährt – und alles mit Technik aus den 1970er Jahren.
Die Oldtimer unter den Weltraumsonden rasen kontinuierlich von der Erde weg, und Voyager 1 hat vermutlich bereits 2012 als erste Sonde der Geschichte das Sonnensystem verlassen. Voyager 2 ist entsprechend ihrer geringeren Startgeschwindigkeit etwas langsamer unterwegs. Die Energieversorgung wird durch Radionuklidbatterien bewerkstelligt, die jedoch langsam schlappmachen. Das hat zur Folge, dass immer mehr Messgeräte abgeschaltet werden müssen, damit ausreichend Energie für die Kontroll- und Kommunikationssysteme zur Verfügung steht. Bis 2025 kann der Kontakt zur Erde voraussichtlich noch bestehen. Anschließend werden die Sonden auf sich allein gestellt weiter in unbekannte, geheimnisvolle Sphären vordringen. Und vielleicht treffen sie ja doch irgendwann auf intelligentes Leben, das etwas mit den Schallplatten aus vergoldetem Kupfer an Bord der Sonden anzufangen weiß. Wenn ja, dann würde es in den Genuss von irdischem Bild- und Tonmaterial kommen, etwa Musik von Bach und menschlichen Grüßen in 55 Sprachen. Doch auch ohne ein solches enorm unwahrscheinliches Aufeinandertreffen zählen die beiden Voyager-Sonden zu den größten Erfolgsgeschichten der Raumfahrt und sind einmalige Symbole für die menschliche Neugier.
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