Voyager 1 und 2

Die Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 wurden bereits 1977 gestartet und haben viel zur Erforschung des Sonnensystems beigetragen. Inzwischen befinden sie sich jenseits der äußeren Planeten im interstellaren Raum und werden in einigen tausend Jahren unser Sonnensystem verlassen.

Die Voyager Sonden konnten von den Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun Messungen und Fotos in bis dahin unerreichter Qualität zur Erde funken. Hierzu befinden sich an Bord der baugleichen Sonden eine Reihe von wissenschaftliche Instrumenten und Kameras.
Ebenfalls befindet sich auf beiden Sonden eine Speicherplatte (Golden Record) mit Daten und Aufzeichnungen zur Geschichte, Wissenschaft und Kultur des Menschen und des Planeten Erde.

In diesem Artikel fassen wir die wichtigsten Infos zu den beiden Voyager Raumsonden zusammen. Dabei gehen wir unter anderem auf diese Punkte und Fragen ein:

• Welches sind die Ziele der Voyager Mission?
• Wo befinden sich Voyager 1 und 2 aktuell?
• Senden beide Raumsonden noch Daten zur Erde?
• Wann werden die Sonden das Sonnensystem verlassen?
• Welche Instrumente befinden sich an Bord?
• Welche Informationen sind auf der Voyager Golden Record gespeichert?
• Wann erreichen die Raumsonden das nächste Sternsystem?

Voyager Raumsonden

Geschichte

Die beiden Raumsonden waren ursprünglich als Teil des Mariner Programms geplant. Durch die Mariner Sonden 1 bis 10 wurden die inneren Planeten (Merkur, Venus, Erde, Mond und Mars) erforscht.
Durch Mariner 11 und 12, der ursprüngliche Name der Voyager Sonden, sollten die äußeren Planeten (Jupiter, Saturn. Uranus und Neptun) erforscht werden.

Wissenschaftler der NASA hatten berechnet, dass hierfür in den Jahren 1976 bis 1978 eine optimale Konstellation der Gasriesen Saturn und Jupiter auftritt. Die größten und schwersten Planeten des Sonnensystems befanden sich dann in einer Position, die eine Beschleunigung der Sonden zu den Planeten Uranus und Neptun ermöglichte. Diese Positionen der äußeren Planeten relativ zur Erde tritt nur ca. alle 175 Jahre auf.

Die NASA begann darauf mit den Planungen zu einem Programm, welches Ende der 1970er Jahre mehrere Raumsonden zur Erforschung der äußeren Planeten starten sollte. Weil diese Mission nicht in den Rahmen des Mariner Programms gehört, bekam das Programm den neuen Namen Planetary Grand Tour.

Der Plan war zunächst, eine ganze Reihe von Sonden auf den Weg zu den äußeren Planeten zu schicken. Aus finanziellen Gründen konnte aber nur der Bau von zwei Sonden tatsächlich realisiert werden. Später bekamen diese beiden Sonden einen neuen Namen: Voyager 1 und 2. Entsprechend heißt deshalb auch die Mission: das Voyager Programm.

Bau und Start

Die Planung und Finanzierung des Voyager Programms erfolgte durch die NASA. Gebaut wurden die Sonden im Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien. Voyager 1 und 2 sind Zwillingssonden, das heißt, sie sind genau baugleich und haben auch die gleichen Instrumente an Bord.

Voyager 2 wurde am 20. August 1977 gestartet, und der Start von Voyager 1 erfolgte zwei Wochen später am 5. September 1977.
Die später gestartete Sonde bekam den Namen Voyager 1, weil sie aufgrund des Kursverlaufs den Jupiter zuerst erreichen würde. Und der zeitnahe Start beider Sonden ermöglichte eine eventuelle Kursänderung der langsameren Sonde, Voyager 2.

Kurs und Ziele

Laut Plan und Missionsziel sollte Voyager 1 die Planeten Jupiter und Saturn erkunden. Zusätzlich sollte auch der Saturnmond Titan genauer erforscht werden. Es war bereits bekannt, dass Titan eine dichte Atmosphäre besitzt und deshalb eventuell die Existenz von Wasser oder auch Leben ermöglichte.

Voyager 2 sollte die Gasgiganten Jupiter und Saturn später erreichen und dann als erste Sonde zu den Planeten Uranus und Neptun fliegen. Für den Fall, dass Voyager 1 die Missionsziele nicht erreicht, gab es die Möglichkeit, den Kurs von Voyager 2 so zu ändern, dass auch diese Sonde zum Titan fliegt.
Voyager 1 erreichte aber Titan und führte dort zahlreiche Messungen erfolgreich durch. So konnte Voyager 2 den Kurs zu den äußeren Planeten Uranus und Neptun fortsetzen.

Voyager 1 und 2: Ergebnisse

Das Hauptziel der Voyager Mission war die Erkundung der äußeren Planeten unseres Sonnensystems. Dieses Ziel haben die Raumsonden voll erreicht. Voyager 1 und 2 lieferten eine Reihe von neuen Daten und Ergebnissen zu den äußeren Planeten, darunter die ersten Fotos der Eisgiganten Uranus und Neptun.

Die Gasgiganten Jupiter und Saturn wurden bereits 1974 und 1975 von den Sonden Pioneer 10 und 11 erforscht. Doch die Daten der Voyager Sonden waren erheblich umfangreicher und genauer. Auch die Monde von Jupiter und Saturn wurden von den Voyager Sonden im Detail erforscht.

Im Folgenden stellen wir eine Übersicht der wichtigsten Ergebnisse von Voyager 1 und 2 zusammen.

Erkundung des Jupitersystems

Von Februar bis April 1979 erreichte Voyager 1 die maximale Annäherung an den Gasgiganten. Die Sonde fertigte über 18.000 Bilder vom Jupiter und seinen Monden an und führte zahlreiche Messungen durch.
Das Wissen über die physikalischen, geologischen und meteorologischen Prozesse auf dem Gasgiganten und in seiner Atmosphäre konnte dadurch deutlich erweitert werden. So entdeckte Voyager, dass Jupiter, wie Saturn und auch Uranus und Neptun ein Ringsystem besitzt. Der rote Fleck des Jupiter konnte im Detail erforscht werden und auch auf den Monden im Jupitersystem wurden interessante Entdeckungen gemacht.

Ende April 1979 erreichte auch Voyager 2 den Jupiter und konnte mehrere Monate den Gasreisen und seine Monde aus nächster Nähe beobachten. Die untere Abbildung zeigt links die gesamte Scheibe des Jupiter und rechts eine Detailaufnahme des großen roten Flecks. In einem Gebiet rund um den roten Fleck sieht man wellenförmige Turbulenzen, was mit der Deutung übereinstimmt, dass der Fleck ein riesiger Wirbelsturm ist.

Vulkane auf dem Jupitermond Io

Durch die Aufnahmen von Voyager entdeckten Wissenschaftler der NASA, dass auf dem Mond Io aktive Vulkane existieren. Das Bild unten zeigt links die Fahne eines solchen Vulkans und rechts einen Krater mit Lavaströmen. Die rotorange Färbung stammt wahrscheinlich von Schwefelverbindungen.

Wasser auf dem Jupitermond Europa

Wasser ist eine wichtige Voraussetzung für Leben. Entsprechend groß war das Interesse nicht nur der Wissenschaftler, als die Voyager-Sonden Wasser auf dem Mond Europa entdeckten. Der Jupitermond verfügt zudem auch über eine dichte Atmosphäre und geeignete Temperaturen. Es ist also durchaus möglich, dass es Leben in Form von Bakterien auf dem Mond Europa gibt.

Erforschung von Saturn und seinen Monden

Nachdem sie den Jupiter verlassen hatten. war Saturn das nächste Ziel der beiden Voyager Sonden. Voyager 1 erreichte den Saturn im November 1980, die etwas langsamere Sonde Voyager 2 folgte im August 1981.

Die beiden Sonden konnte den Gasriesen und auch einige der Monde aus der Nähe erkunden. Sie fertigten Aufnahmen in der bis dahin besten Qualität an und erweiterten das Wissen über das Saturnsystem erheblich:

• So wurde die Zusammensetzung der Atmosphäre von Saturn genau bestimmt: ca. 93 % Wasserstoff und etwa 7 % Helium.
• Die Windgeschwindigkeiten auf dem Saturn konnten gemessen werden und betragen in Äquatornähe bis zu 500 Meter pro Sekunde.
• Voyager 2 konnte auch die Temperatur und Dichte des Saturn genauer bestimmen. Durch Radiostrahlung wurden in verschiedenen Höhen Temperaturen von 82 bis 143 Kelvin gemessen.
• An beiden Polen stelle die Sonden Aktivität von Aurora fest: Emissionen im UV-Bereich, die entstehen, wenn hochenergetische Teilchen des Sonnenwindes auf das Magnetfeld des Planeten treffen.

Magnetfelder und Monde von Uranus und Neptun

Voyager 2 war die erste Sonde, welche die Planeten Uranus und Neptun erkunden konnte. Auch die verschiedenen Monde dieser Eisriesen wurden von der Raumsonde genauer erforscht. So konnten durch Voyager 2 insgesamt 10 bis dahin unbekannte Monde um den Uranus und 6 weitere um Neptun entdeckt werden.

Auch wurde auf Uranus ein starkes Magnetfeld und eine hohe Auroraaktivität gemessen. Voyager 2 ist die einzige Sonde, welche die beiden äußersten Planeten des Sonnensystems erkunden konnte.

Wo befinden sich die Voyager Sonden jetzt?

Mehr als 45 Jahre sind die Sonden bereits unterwegs. Auch Jahre nachdem sie die äußeren Planeten erkundet und passiert haben, bewegen sie sich immer weiter von der Erde und der Sonne weg.
Welchen Kurs haben sie, wann verlassen sie das Sonnensystem und welches sind die nächsten Sternsysteme auf dem Weg?

Wo befinden sich Voyager 1 und 2 jetzt?

Beide Sonden befinden sich aktuell im interstellaren Raum. Dieser gehört noch zum Sonnensystem und liegt zwischen dem äußersten Planeten Neptun und der Oortschen Wolke, siehe hierzu den Artikel: Das Sonnensystem

Voyager 1 hatte den interstellaren Raum bereits im August 2012 erreicht. Aktuell (Stand: März 2023) bedindet sich Voyager 1 in einer Entfernung von ca. 23,8 Milliarden Kilometer von der Erde, was ungefähr 160 Astronomischen Einheiten entspricht.

Im Dezember 2018 erreichte Voyager 2 den interstellaren Raum. Dies konnte durch Messungen des Sonnenwindes bestätigt werden. Die aktuelle Position von Voyager 2 ist ca. 20 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt, was ungefähr 133 Astronomischen Einheiten entspricht. (Stand: März 2023).

Welche Geschwindigkeit haben die Sonden?

Voyager 1 entfernt sich von der Sonne mit einer Geschwindigkeit von etwa 61.000 Kilometern pro Stunde (ca. 17 km pro Sekunde). Die etwas langsamere Sonde Voyager 2 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 55.000 Kilometern pro Stunde (ca. 15 km pro Sekunde) von der Sonne fort.

Die Geschwindigkeiten der Voyager Sonden relativ zur Erde sind sehr variabel, weil die Erde sich auf ihrer Bahn um die Sonne mit etwa 29,78 km/s schneller bewegt als die beiden Sonden. Dadurch entfernen sich die Sonden von der Erde, oder bewegen sich auf diese zu, je nach der Position der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne.

Quellen
https://de.wikipedia.org/wiki/Voyager-Sonden
https://de.wikipedia.org/wiki/Pioneer_(Raumsonden-Programm)
https://de.wikipedia.org/wiki/Interstellarer_Raum
https://de.wikipedia.org/wiki/Interstellares_Medium