teil 2: die nachbarn der erde
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Welt der Wissenschaft: 50 Jahre Planetenforschung Reisen zu den Planeten Teil 2: Die Nachbarn der Erde Mit der Erkundung der erdähnlichen Planeten Merkur, Venus und Mars begann in den 1960er Jahren der erste Abschnitt der Planetenforschung mittels Raumsonden. Mittlerweile erreichten Mars und Venus dutzende von Raumfahrzeugen, die uns die besonderen Eigenschaften dieser Welten enthüllten. Von Manfred Gottwald D ie interplanetaren Aktivitäten Oberflächen- und Atmosphärenzustand Fünf Jahre später, im Oktober 1967, er- der die Wissenschaftler zuvor nur hatten spe- hielt unser innerer Nachbarplanet gleich Raumfahrtnatio­nen USA und kulieren können. Einzig erste Radar­beob­ von zwei Raumfahrzeugen Besuch. Die UdSSR konzen­trierten sich zu- achtungen von der Erde aus hatten Hin- NASA-Sonde Mariner 5 flog wie ihr Vor- nächst auf unsere unmittelbaren Nachbar- weise für eine rückläufige Rotation der gänger Mariner 2 an der Venus vorbei. Als planeten Venus und Mars, weil sie aus Venus mit einer Periode von etwa 240 Ta- sie von der Erde aus gesehen hinter dem technischer Sicht relativ einfach zu errei- gen ergeben. Zum Zeitpunkt der größten Planeten verschwand, wurden ihre Funk- chen waren. Den erfolgreichen Auftakt Annäherung tastete Mariner 2 den Pla- signale beim Durchgang durch die Ve- machte 1962 die US-Raumsonde Mariner 2, neten mit einem Radiometer ab. Die Da- nusatmosphäre modifiziert. Daraus lie- die erste Daten von der Venus lieferte. Alle 19 Monate öffnet sich ein Zeitfens­ ten offenbarten eine sehr heiße Oberflä- ßen sich Zustandsdaten der Atmosphäre che mit einer Temperatur von mehr als bis zu einer Höhe von 40 Kilometern über ter zur Venus, innerhalb dessen eine 400 Grad Celsius. Außerdem registrierte der festen Oberfläche ermitteln. Der Bo- Raumsonde den Planeten erreichen kann. das dendruck wurde auf das 75- bis 100-Fache Nach Mariner 2, dem Urahn aller interpla- merkliches Magnetfeld; die Messungen in netaren Sonden, folgten weitere 19 erfolg- Venusnähe unterschieden sich nicht von Die sowjetische Sonde Venera 4 sollte reiche Flüge zur Venus. Mariner 2 passier- denjenigen, die während des Anflugs im weich auf der Venus­ober­fläche landen. te einen Himmelskörper, über dessen interplanetaren Raum gemacht wurden. Wenn man bedenkt, wie wenig man über beiden aufstrebenden mitgeführte Magnetometer kein des irdischen Wertes geschätzt. deren Zustand wusste, war dies ein äußerst ehrgeiziges Ziel. Die Konstruktion 50 Jahre Planetenforschung von Venera 4 war sogar noch für ein Auftreffen auf Gewässern ausgelegt! Bereits Harald Krüger: Vorstoß ins Sonnensystem Teil 1: Die erdähnlichen Planeten Teil 2: Die Gasriesen, ihre Monde und die Kleinkörper die Vorgängermission Venera 3 hatte AnAugust 2012 fang 1966 eine Landesonde abgesetzt; September 2012 doch war bereits bei Erreichen des Pla- Manfred Gottwald: Reisen zu den Planeten Teil 1: Die ersten Schritte neten der Funkkontakt abgerissen. Die Oktober 2012 Landesonde gelangte vermutlich als er- Teil 2: Die Nachbarn der ErdeNovember 2012 stes irdisches Raumfahrzeug auf die Ober- Teil 3: Jenseits des Mars fläche eines anderen Planeten, zerschellte Dezember 2012 jedoch dabei. 44 November 2012 Sterne und Weltraum Venera 9 Venera 13 NASA Venera 13 Bislang konnten nur sowjetische Raumsonden die Venusoberfläche direkt fotografieren. Diese Panoramen zeigen die Landeplätze von Venera 9 (oben) sowie Venera 13 (Mitte und unten). Im mittleren Bild ist eine der gewonnenen Farbaufnahmen eingeblendet. Wissenschaftler des Jet Propulsion Laboratory präsentieren auf Papierausdruck Messdaten, die 1962 während des Vorbeiflugs von JPL Mariner 2 an der Venus gewonnen wurden. Venera 4 war mehr Erfolg beschieden. malhöhe erreichten, in der die Datenüber- nera 7 war es erstmals gelungen, nach Die ausgesetzte Landekapsel sandte wäh- tragung endete: Venera 5 verstummte bei geglück­ter Landung Daten von der Ober­ rend ihres Abstiegs durch die Venusatmo- 20 Kilometern, Venera 6 bei 12 Kilometern fläche eines Planeten zu empfangen (sie- sphäre 93 Minuten lang Daten. Als ihr Höhe. Immerhin verfügten die Wissen- he Grafik S. 46). Sender dann verstummte, betrug die Tem- schaftler nun über ein gewisses Verständ- Nach Venera 8, die 1972 zusätzlich Mes- peratur 280 Grad Celsius und der Druck nis der Venusatmosphäre, die zu mehr als sungen der Bodenbeschaffenheit und der das 22-fache des irdischen Luftdrucks. Die 90 Prozent aus Kohlendioxid besteht. Helligkeit unterhalb der Wolkendecke lie- sowjetischen Wissenschaftler vermuteten Für einen weiteren Landeversuch wur- ferte, trafen mit Venera 9 und 10 im Okto- zunächst, das Landegerät von Venera 4 de die nächste Sonde Venera 7 nochmals ber 1975 wiederum zwei Sonden fast habe tatsächlich die Oberfläche erreicht. besser Umweltbedin- gleichzeitig bei unserem Nachbarn ein. Doch da die Konstrukteure die Dichte der gungen angepasst. Tatsächlich traf sie im Nach dem Absetzen ihrer Lander schwenk- Venusatmosphäre unterschätzt hatten, Dezember 1970 mit einer Geschwindigkeit ten Venera 9 und 10 in Umlaufbahnen um war der Fallschirm der Kapsel zu groß di- von 17 Metern pro Sekunde auf der Ve- die Venus ein. Aus dieser Warte erkunde- mensioniert und sie sank langsamer als geplant. Erst ein Vergleich mit den Ergebnissen von Mariner 5 ordnete die Daten den extremen Die Lander von Venera 9 und 10 sandten erstmals schwarz-weiße Bilder der Venusoberfläche zur Erde. korrekt ein. Die Landekapsel von Venera 4 hatte demnach ihre Messungen bereits nusoberfläche auf und verstummte nach ten sie erstmals die Atmosphäre und ihre bei einer Höhe von 52 Kilometern begon- einer Sekunde – jedoch nur scheinbar, wie Wolkensysteme über einen längeren Zeit- nen, und sie wurde in 26 Kilometer Höhe sich hinterher herausstellte. Als die Sig­ raum hinweg. Beide Landekapseln er- durch den hohen Druck zerquetscht. nale später nochmals analysiert wurden, reichten die Oberfläche und sandten für Auf Venera 4 folgte eine ununterbro- fand sich im dominierenden Rauschen mehr als 50 Minuten Daten. Darunter be- chene Serie gelungener Flüge zur Venus, ein schwaches, 23 Minuten lang andau- fanden sich die ersten Bilder von der die bis zu Venera 16 im Jahr 1983 reichen erndes Signal der Landekapsel. Offenbar Oberfläche eines anderen Planeten: Die sollte. Bereits 19 Monate später wiederhol- war Venera 7 so hart aufgeprallt, dass die schwarz-weißen Detailansichten der Lan- ten Venera 5 und 6 den Versuch einer Lan- kugelförmige Sonde nach einigen Sprün- deplätze zeigten unterschiedliches Ter- dung. Mit nun kleineren Bremsfallschir- gen auf der Seite zu liegen kam, so dass rain, einerseits Boden in jungem Berg- men dauerte es nur etwas mehr als nur ein sehr schwaches Signal des Bord- land, andererseits alten, stark verwitterten 50 Minuten, bis sie ihre jeweilige Mini- senders die Erde erreichen konnte. Mit Ve- Untergrund. www.sterne-und-weltraum.de November 2012 45 Flüge zur Venus U nser innerer Nachbarplanet war das erste Ziel interplanetarer zur Erde, bevor sie von der dichten Atmosphäre zerquetscht wurde. Raumsonden. Bereits im Dezember 1962 flog die erste erfolg- Im Jahr 1975 übermittelten Venera 9 und 10 erste Schwarz-Weiß- reiche Planetensonde überhaupt, Mariner 2, an der Venus vorbei. Bilder von der Oberfläche, denen 1982 die ersten Farbbilder von Besonders die ehemalige Sowjetunion zeigte starkes Interesse an Venera 13 und 14 folgten. Seit den erfolgreichen sowjetischen der Venus und konzentrierte ihre Anstrengungen auf diesen Pla- Landemissionen Vega 1 und 2 im Jahr 1985 hat keine Sonde mehr neten. Insgesamt 28 Sonden wurden von der UdSSR auf den Weg die Venusoberfläche erreicht. gebracht, von denen aber nur ein Teil ihr Ziel erreichte. Insgesamt sieben Orbiter schwenkten seit dem Jahr 1975 in Mit Venera 3 kam am 1. März 1966 das erste Objekt aus Men- eine Umlaufbahn um die Venus ein. Von ihnen ist nur noch die schenhand auf der heißen Oberfläche an. Allerdings zerschellte die europäische Raumsonde Venus Express aktiv, die seit 2006 den Sonde dabei. Erst Venera 4 funkte 1967 Daten von ihrem Abstieg Planeten umrundet (grün beschriftet). Pioneer Venus Orbiter Magellan Pioneer-Venus-2b übermittelte Messdaten über die Atmosphäre während des Abstiegs am 9. 9. Dezember 1978 Dezember 1978 Venera-9 landete erfolgreich am 22. Oktober 1975, erste s/wBilder der Venus­oberfläche Venera-10 landete erfolgreich am 25. Oktober 1975, erste s/w-Bilder der Venus­oberfläche Pioneer-Venus-2a übermittelte Messdaten über die Atmosphäre während des Abstiegs am 9. Dezember 1978 Venera-12 Landung am 21. Dezember 1978, Kameras versagten Venera-13 Landung am 1. März 1982, erste Farbbilder der Oberfläche Venera-11 Landung am 25. Dezember 1978, Kameras versagten Venera-14 Landung am 5. März 1982, erste Farbbilder der Oberfläche Venera-7 erste erfolgreiche Landung am 15. Dezember 1970, Übermittlung von Messdaten Venera-3 schlug hart am 1. März 1966 auf der Oberfläche auf Venera-5 Venera-6 wurde während des Abstiegs wurde während des Abstiegs am 16. Mai 1969 von der am 17. Mai 1969 von der Atmosphäre zerquetscht Atmosphäre zerquetscht Venera-8 übermittelte am Pioneer-Venus-2d 22. Juli 1972 übermittelte Messdaten über Messdaten von der die Atmosphäre während des Oberfläche Abstiegs am 9. Dezember 1978 Pioneer-Venus-2c übermittelte Messdaten über die Atmosphäre während des Abstiegs am 9. Dezember 1978 Venera 9 + 10 Vega-1 erfolgreiche Landung am 11. Juni 1985, Gesteinsanalysen Venera 15 + 16 Vega-2 erfolgreiche Landung am 15. Juni 1985, Gesteinsanalysen Alle Bilder NASA 46 Venera-4 wurde während des Abstiegs am 18. Oktober 1967 von der Atmosphäre zerquetscht Venus Express November 2012 Sterne und Weltraum Die nächsten nach einer Landung zurückgefunkten Fotos der Venus wurden 1982 von Venera 13 und 14, diesmal sogar in Farbe, aufgenommen. Bei den Vorgängern Venera 11 und 12 im Jahr 1978 hatten die Kamerasysteme versagt, da sich die Schutzkappen nicht von den Objektiven lösten. Alle vier Sonden funkten jeweils mehr als 60 Minuten lang Daten von der Venusoberfläche. Die in grüngelbe Töne getauchte felsige Landschaft auf den Aufnahmen von Venera 13 und 14 erschien unter einem orangefarbenen Himmel. Dieser Farbeffekt wird durch die Absorption des blauen Spektralanteils in der Atmosphäre verursacht (siehe Bild auf S. 45). Beide Sonden waren die bisher am weitesten entwickelten Landegeräte. Mit ihren zahlreichen Experimenten glichen sie kleinen vollautomatischen Laboratorien zur Untersuchung der Atmosphäre und des Gesteins. Schließlich beendeten die Missionen mit den Bezeichnungen 15 und 16 im OkNASA/JPL tober 1983 die Serie der Venera-Flüge. Diesmal verzichteten die sowjetischen Forscher auf Landekapseln. Stattdessen führten die Sonden Radarantennen zur Kartierung der Oberfläche bei einer Wel- In der venusischen Region Lavinia befinden sich drei Einschlagkrater mit lenlänge von acht Zentimetern mit. Solch Durchmessern von 37 bis 50 Kilometern. Die Aufnahme entstand mit dem langwellige Strahlung durchdringt die Radarsensor der Raumsonde Magellan im September 1990. Wolkendecke und ermöglicht aus einer Umlaufbahn den Blick auf die Oberfläche. Die Messungen nach dem Prinzip des Ra- dem Aufprall am Boden war nicht einge­ ten beide Landegeräte Daten, sowohl wäh- dars mit synthetischer Apertur (SAR) plant. Die große Kapsel und zwei der klei- rend sie zur Oberfläche hinabschwebten deckten die nördliche Hemisphäre der Ve- nen verstummten auch tatsächlich beim als auch nach ihrem dortigen Aufsetzen. nus bis zu einer Breite von 25 Grad Nord Erreichen der Oberfläche; die vierte, auf Vega 1 und 2 waren die letzten von 19 er- ab und erreichten eine räumliche Auflö- der Tagseite gelandete Kapsel setzte aber folgreichen Besuchen bei der Venus in we- sung von ein bis zwei Kilometern. Zusätz- noch länger als 65 Minuten ihre Daten­ niger als 25 Jahren. lich bestimmte ein Radar-Altimeter das über­tragung fort. Höhenprofil in dieser Region. Dies waren aber nicht die ersten Radar- Ballons am Venushimmel Die nachfolgenden 25 Jahre sollten nur noch zwei derartige Unternehmungen bringen – die Sonden Magellan der NASA untersuchungen aus einem Venusorbit. Bereits in den 1970er Jahren existierende und Venus Express der Europäischen Elf Jahre nach Mariner 5 war die NASA im Ideen, die Venus mit einem in ihrer Atmo- Raumfahrtbehörde ESA. Mit Magellan be- Dezember 1978 mit den beiden Missionen sphäre treibenden Ballon zu untersuchen, endete die NASA eine mehr als zehnjähri- Pioneer Venus 1 und 2 zur Venus zurück- wurden im Rahmen der Vega-Missionen ge Lücke, in der sie keine interplanetaren gekehrt. Ein Altimeter an Bord des Orbi- zum Kometen Halley verwirklicht. Ihre Sonden auf den Weg gebracht hatte. Ma- ters Pioneer Venus 1 hatte im Laufe der Reise zu Halley führte Vega 1 und 2 im gellan sollte möglichst vollständig und 14-jährigen Mission die Topografie des Juni 1985 an der Venus vorbei, wo sich je- detailliert die Oberfläche kartieren. Ein- Planeten ebenfalls kartiert, wenngleich weils eine Landekapsel, die einen Ballon ziges mit deutlich geringerer Auflösung. Zu- zur Untersuchung der Venusatmosphäre Radarsys­tem, das bei einer Wellenlänge sätzlich wurde die lange Missionsdauer enthielt, abtrennte. Beim Abstieg der Lan- von 12,6 Zentimetern im SAR- oder Alti- im Venusorbit genutzt, die Atmosphäre dekapsel auf der Nachtseite des Planeten metriemodus arbeitete. Zwischen Sep- ausführlich zu untersuchen. wurden die Ballone abgesetzt und drif- tember 1990 und September 1992 wurden Pioneer Venus 2 trug dagegen vier At- teten ab einer Höhe von 54 Kilometern in damit 98 Prozent der Venus mit einer mosphärenkapseln, eine große und drei starken Strömungen mehr als 11 000 Kilo- räumlichen Auflösung von 100 Metern er- kleine. Alle vier untersuchten während meter westwärts. Nach 46 Stunden, auf fasst, ergänzt durch topografische Infor- ihres Abstiegs in unterschiedlichen Regio­ der Tagseite des Planeten, verstummten mationen mit einer Höhenauflösung von nen die Atmosphäre. Ein Betrieb nach schließlich ihre Signale. Zusätzlich liefer- rund 30 Metern (siehe Bild oben). www.sterne-und-weltraum.de Instrument an Bord war November 2012 ein 47 ESA / MPS / DLR / IDA Stark variable Wolkenstrukturen in der dies jedoch auf die ferne Vergangenheit gerüstet. Die US-Raumsonde Mariner 4 südlichen Venusatmosphäre, die im zutrifft, ist nicht geklärt – ebenso wie die zog im Juli 1965 in einer Entfernung von Ultraviolett-Bereich sichtbar sind, nahm die Möglichkeit, dass der heute trockene Pla- 9850 Kilometern am Roten Planeten vorü- Venus Monitoring Camera der europäischen net einstmals große Mengen an Wasser ber und fotografierte dabei etwa ein Pro- Raumsonde Venus Express auf. Die hellen aufwies. zent seiner Oberfläche. Die fehlerfreie Bereiche enthalten vermutlich Schwefelsäurepartikel. Funktion der Sonde war ein großer Erfolg. Mars, der Wüstenplanet Wer aber bei den Bildern auf spektakuläre Unser äußerer Nachbar lässt sich mit ähn- Szenen gehofft hatte, wurde enttäuscht – lichem Aufwand erreichen wie die Venus, es zeigte sich eine mondähnliche Land- Oberfläche nur liegen die Fenster für einen geeig- schaft mit Kratern, jedoch nirgends eine abgetas­tet worden war, folgte bis zum neten Starttermin 26 Monate auseinan- Spur von wenigstens niederen Lebens- Missionsende eine Phase, in der zusätz- der. Die dünne Marsatmosphäre erlaubt formen oder Wasser (siehe Bild unten). lich aus Umlaufdaten der Sonde das sogar schon bei einfachen Vorbeiflügen Die Sonden Mariner 6 und 7 kamen bei Schwerefeld des Planeten vermessen wur- einen Blick auf die Oberfläche. Deshalb ihren Vorbeiflügen im Sommer 1969 der de. Die Ergebnisse von Magellan erlaubten war bereits das erste Raumfahrzeug, das Marsoberfläche fast dreimal näher als es, ein grundlegendes Verständnis der den Mars besuchte, mit einer Kamera aus- ihre Vorgängerin. Danach waren 20 Pro- Nachdem die gesamte geo­logischen Struktur der Venus zu entwickeln. Nordpol Als vorerst letzte Venussonde umkreist seit 2006 die europäische Sonde Venus Express ihr Ziel. Primär untersucht sie die Atmosphäre und ihre Zusammensetzung, den extremen Treibhauseffekt, die Wolkensysteme sowie den Zustand der Oberfläche (siehe Bildserie oben). Letzterer lässt sich im Infrarotbereich beobachten, da die dichte Atmosphäre in einem der spektralen Fenster transparent erscheint. Venus Express wird noch mindestens bis Ende 2014 aktiv bleiben. Heute, nach fünf Jahrzehnten interplanetarer Raumfahrt, kennen wir die Venus als eine Welt, die von einer fast ausschließlich aus Kohlendioxid bestehenden Atmosphäre eingehüllt ist. Dichte Wolkenschichten aus Schwefeldioxid und Schwefelsäuretröpfchen reflektieren einen Großteil des einfallenden Sonnenlichts. Ein enormer Treibhauseffekt hält die Temperatur am Boden bei mehr als 400 Grad Celsius. Zusammen mit dem fast 100-fach höheren Luftdruck sind die Beeignet. Geologisch erscheint die NASA / JPL dingungen für Leben vollkommen ungeSüdpol Venus­ oberfläche mit etwa 500 Millionen Jahren relativ jung, was auf Episoden starker vul- Die US-Raumsonde Mariner 4 erfasste im Jahr 1965 mit 21 Aufnahmen rund kanischer Aktivität hindeutet. Anders als ein Prozent der Marsoberfläche. Eines der Bilder, Nummer 11, ist oben rechts bei der Erde sind keine Anzeichen für eine eingeblendet. Es zeigt die Kraterlandschaft des alten Hochlands auf der globale Plattentektonik zu erkennen. Ob Südhemisphäre. 48 November 2012 Sterne und Weltraum Teleskopsteuerung LFE Photo ,9 9 5 ab Features: - Goto, Encoder - USB, Ethernet - Motorfokus - DSLR Control - ST4, RTC - und vieles mehr JPL 10 % SuW Rabatt im Onlineshop Code: pI&vv-N7!s4Jk+zh ( 1x pro Kunde, gültig bis 30.11.2013 ) Bildverarbeitung in Zeiten von Schere und Kleber: so wurden Aufnahmen von Mariner 9 aus dem Jahr 1972 zu einem Mosaik zusammengestellt. Die Aufnahme links oben zeigt ein Einzelbild des westlichen Rands der Valles Marineris. zent des Terrains erfasst. Strukturen, wie den Planeten. Zwar schlug der Lander von man sie früher vermeintlich von der Erde Mars 2 durch einen Computerfehler hart aus gesehen hatte, zeigten sich weiterhin auf – was ihn immerhin zum ersten von nicht in den Aufnahmen. Ein vollstän- Menschenhand gebauten Objekt machte, diges Bild erhielten die Planetenforscher das die Oberfläche erreichte –, der Orbiter weitere zwei Jahre später ab November übermittelte jedoch neun Monate lang 1971, als Mariner 9 als erste Raumsonde Daten, genauso lange wie der Orbiter von überhaupt in eine Umlaufbahn um einen Mars 3 (siehe Grafik S. 50). Dessen Lander anderen Planeten einschwenkte. erreichte sein Ziel und setzte weich auf Wegen eines globalen Sturms hüllte der Mars­oberfläche auf. Aus unbekannten sich der Mars bei Ankunft von Mariner 9 Gründen brach aber die Übertragung nach in Staub, so dass die Kartierung erst nach nur 20 Sekunden ab. Ob das einzig emp- zwei Monaten, im Januar 1972, begann. fangene Bild nur Rauschen enthält oder Jetzt erst kamen die geologisch interes- den Horizont an der Landestelle darstellt, santen Regionen ins Blickfeld – wie etwa ließ sich nie eindeutig klären. Die Ergeb- die großen Schildvulkane mit Olympus nisse der beiden russischen Unterneh- Mons, das enorme äquato­riale Canyon­sys­ mungen, insbesondere das Bildmaterial, tem, nach seiner Entdeckermission Valles gingen wohl letztlich in der reichen Aus- Marineris genannt, oder Landschaften, beute von Mariner 9 weitgehend unter. die durch fließendes Wasser geformt sein Für den Februar 1974 war die Ankunft mussten (siehe Bild oben). Auch die bei- einer aus vier Fahrzeugen bestehenden den Monde Phobos und Deimos wurden sowjetischen Marsflotte angekündigt. Da- erstmals detailliert abgebildet. von verfehlte Mars 4 den Orbit, konnte Die ersten Mariner-Missionen hatten aber im Vorbeiflug einige Aufnahmen zur zusätzlich wesentliche Eigenschaften der Erde übermitteln; der Lander von Mars 6 Marsatmosphäre entschlüsselt: Kohlendi- verstummte direkt nach dem Aufsetzen, oxid als dominantes Gas, ein Bodendruck, und das Landegerät von Mars 7 war ein der in etwa einem Prozent des irdischen Totalausfall, da es den Planeten verfehlte Werts entspricht, und durchschnittliche und in größerem Abstand vorbeiflog. Nur Temperaturen deutlich unter dem Ge- Mars 5 absolvierte in einer dreiwöchigen frierpunkt. Phase ein kurzes Beob­achtungsprogramm. Kurz nach Mariner 9 erreichten auch Damit endeten die russischen Marsam- die ersten beiden Marssonden der UdSSR bitionen für 15 Jahre. Aber auch die erste www.sterne-und-weltraum.de Große Auswahl an Zubehör: z.B.: Motorsets, Dachsteuerung, GPS Maus, Netzteile, Tiny Interface, Motorkabel, DSLR - Kabel, SD Karte, u.s.w. Spacer Motorset WLAN G11 Motorset für schnelles Goto WLAN für kabellose Steuerung Spacer für große Schwenkfreiheit Fragen Sie auch nach kompletten Umbaukits für G11, EQ6, EQ5, GPDX usw., sowie fertige Komplettsets für Einsteiger und Fortgeschrittene. www.teleskopsteuerung.de Computer Höll + Sehn GmbH Kirchbergstrasse 34 66773 Schwalbach 06834 - 9569902 November 2012 49 [email protected] Flüge zum Mars S eit dem Jahr 1971 haben insgesamt zwölf Landesonden die Meridiani Planum erkundet und dabei rund 35 Kilometer zurückge- Oberfläche des Roten Planeten erreicht, davon waren sieben er- legt hat. folgreich. Letztere wurden alle von den USA auf den Weg gebracht. In der Umlaufbahn um den Mars befinden sich insgesamt neun Den Versuchen der ehemaligen UdSSR, dem heutigen Russland und Orbiter, davon sind drei noch aktiv (grüne Beschriftung). Bislang den Europäern war dagegen bislang kein Erfolg beschieden. Der ist noch keine der in eine Marsumlaufbahn gelangten Sonden in jüngste Neuzugang auf der Marsoberfläche ist der US-Marsrover der Atmosphäre verglüht oder auf den Planeten gestürzt. Aus dem Curiosity, der am 6. August 2012 erfolgreich im Krater Gale landete Marsorbit erreichen uns derzeit Bilder und Daten von Mars Odys- (siehe unteres Planetenbild). Somit sind derzeit zwei Sonden auf sey, die seit 2001 den Planeten umrundet, von der europäischen der Marsoberfläche aktiv (grüne Beschriftung). Die zweite Mission Sonde Mars Express (seit 2003 im Umlauf) und vom Mars Recon- ist der US-Marsrover Opportunity, der seit Januar 2004 die Region naissance Orbiter (er trat 2006 in eine Umlaufbahn ein). Mariner-9 Mars 3 Phobos 2 Phoenix Mars Lander erfolgreiche Landung am 25. Mai 2008 Viking-1 1. erfolgreiche Landung am 20. Juli 1976 Mars-3 erste weiche Landung am 2. Dezember 1971, Übertragung bricht nach 20 s ab Mars Express Mars Pathfinder erfolgreiche Landung am 4. Juli 1997 Opportunity erfolgreiche Landung am 24. Januar 2004, bis heute aktiv Mars-6 versagte bei der Landung am 12. März 1974 Mars Reconnaissance Orbiter Mars Odyssey Mars Polar Lander zerschellte am 3. Dezember 1999 wegen technischer Mängel Mars 5 Viking-2 erfolgreich gelandet am 3. September 1976 Mars Global Surveyor Beagle-2 zerschellte am 24. Dezember 2003 wegen technischer Mängel Alle Bilder NASA Curiosity erfolgreiche Landung am 6. August 2012 Viking Orbiter 1 + 2 50 November 2012 Spirit erfolgreiche Landung am 3. Januar 2004 Mars-2 zerschellte bei der Landung am 27. November 1971 Sterne und Weltraum Rückkehr zum Roten Planeten im Jahr Highlight der Mission – das Absetzen 1989 mittels der beiden Phobos-Missi- eines Landers mit dem kleinen Rover So- onen misslang weitgehend; nur Phobos-2 journer – exakt auf den Unabhängigkeits- übersandte Daten aus dem Marsorbit, bis tag zu terminieren. Sojourner – der Name nach zwei Monaten der Kontakt kurz vor erinnert an Sojourner Truth, eine schwar- dem geplanten Rendezvous mit Phobos ze Bürgerrechtlerin des 19. Jahrhunderts – verloren ging. besaß eine Grundfläche von 63 3 48 Zentimetern und wog 10,5 Kilogramm. Er legte Wikinger und Pfadfinder auf dem Roten Planeten ter zurück und untersuchte dabei mehre- Bereits früher, 1976, war das Zeitalter der re Gesteinsbrocken aus der Nähe. Auch In-situ-Langzeituntersuchungen auf an- die Landestation übermittelte kontinuier- deren Planeten angebrochen. In kurzen lich meteorologische Daten. Sie wurde im Abständen hatte die NASA im Sommer Gedenken an den kurz zuvor verstorbenen 1975 die beiden Missionen Viking 1 und 2 US-Astronomen Carl Sagan (1934 – 1996) gestartet. Viking 1 erreichte den Marsorbit in Sagan Memorial Station umbenannt. in seinem 80-tägigen Betrieb etwa 100 Me- im Juni 1976, die Schwestersonde sieben Pathfinder hatte auf dem Weg zum Wochen später. Da sich die vorgesehene Mars die Sonde Mars Global Surveyor Landestelle für den Lander von Viking 1 (MGS) überholt, die einen Monat früher als zu rau erwies, wurde dessen Trennung gestartet, aber zwei Monate später ange- vom Orbiter bis zum 20. Juli verschoben. kommen war. MGS war ein klassischer Or- Ursprünglich war die Landung für den biter mit einer hochauflösenden Kamera 4. Juli, den 200. Jahrestag der Unabhängig- als Hauptinstrument, mit der sich Objekte keitserklärung der USA, geplant. Das Lan- von wenigen Metern Ausdehnung identi- degerät von Viking 2 folgte am 3. Septem- fizieren ließen. In den Aufnahmen von ber. Für beide war es der Beginn eines MGS fanden sich deutliche Hinweise für langen und erfolgreichen Aufenthalts. Vi- Veränderungen auf der Oberfläche, ausge- king 1 überdauerte mehr als sechs Jahre löst durch Fließbewegungen, an denen und vier Monate oder 3,4 Marsjahre, Vi- Wasser beteiligt sein musste, oder Ein- king 2 mehr als drei Jahre und sieben Mo- schläge von Meteoriten. Erst im Novem- nate, also 1,9 Marsjahre. Natürlich waren die Fotos der 6725 Ki- ber 2006 beendete MGS seinen Betrieb als auseinanderliegenden damals dienstälteste Marssonde. Lande- Während Pathfinders Aufenthalt er- plätze von größtem Interesse. Die Auf- reichten fünf weitere Raumfahrzeuge den nahmen zeigten eine Landschaft, die in Roten Planeten, darunter die Orbiter Mars ihrer Kargheit an Wüstenregionen der Odyssey, Mars Express und der Mars Re- Erde erinnerte. An den Gesteinsbrocken, connaissance Orbiter. Alle drei sind heute deren Zusammensetzung Basalt ähnelte, noch aktiv. Mars Odyssey begann seine ließen sich eindeutige Erosionsspuren Untersuchungen im Februar 2002, nach- durch Wind erkennen. Ein spezielles Ex- dem die Umlaufbahn mehrere Monate periment suchte in Bodenproben nach lang durch Aero­braking angepasst wurde. Spuren für Leben, jedoch gelten die er- Dies ist die kontrollierte Abbremsung in zielten Ergebnisse heute immer noch als einer Atmosphäre mit dem Ziel, mög- negativ. Die Ergebnisse der Landestatio­ lichst treibstoffsparend eine kreisförmige nen genossen natürlich die größte Auf- Umlaufbahn zu erreichen. Zahlreiche merksamkeit. Aber auch die beiden Orbiter lieferten Sonden nutzen die dünne Marsatmosphä- bemerkenswerte Resultate (siehe Bild der Odyssey-Mission war die Charakteri- rechts). Nach Ende ihres Betriebs, vier Jah- sierung der Oberfläche anhand ihrer im re bei Viking 1 und zwei Jahre bei Viking 2, Infraroten ausgesandten Strahlung. Vor war die gesamte Oberfläche mit einer Ge- allem Erkenntnisse über die vorherr- nauigkeit von 150 bis 300 Metern erfasst. schenden Minerale sowie der Nachweis re für dieses Verfahren. Das wichtigste Ziel In einzelnen Gegenden betrug die Auflösung sogar nur acht Meter. Nach dem endgültigen Abschalten der Auf diesem Mosaik von Viking-1-Aufnah- Viking-Sonden vergingen 15 Jahre, bis mit men ist ein Streifen der Marsoberfläche Mars Pathfinder wieder ein Raumfahr- vom äquatornahen Vulkan Ascraeus Mons zeug mit dem NASA-Logo erfolgreich den bis zum dunstverhangenen Südpol Mars ansteuerte. Diesmal gelang es, das dargestellt. www.sterne-und-weltraum.de NASA / JPL / Bearbeitung Daniel Macháček lometer von Wasser standen auf der Wunschliste einer hochgenauen Stereokamera mit ei- sen sich sogar die bisherigen Raumfahrt­ der beteilig­ten Wissenschaftler. Darüber ner Auflösung von zwei Metern reichen, aktivitäten auf der Marsoberfläche abbil- hinaus agierte Mars Odyssey als Relaissta- liefern seit Januar 2004 einen kontinuier- den tion für die in der Zwischenzeit auf dem lichen Strom an Daten. Von Mars Express Viking-Sonden bis hin zu den gegenwär- Mars gelandeten Sonden. Ein Großteil der stammen auch die aus geringster Entfer- tigen Rover- und Landermissionen. Ziel Daten und Bilder der beiden Rover Spirit nung aufgenommenen Bilder des Mars- des Orbiters ist es, die Geologie und das und Opportunity und jetzt Curiosity er- monds Phobos. Infolge seiner elliptischen Klima des Roten Planeten besser zu ver- reichte die Erde über Mars Odyssey. polaren Umlaufbahn kommt der Orbiter stehen. Wie bei allen modernen Marsmis- dem Mond alle fünf Monate sehr nahe sionen nimmt dabei die Frage, in welcher Per Express zum Mars – angefangen bei den beiden und kann dabei sogar die vom Mars abge- Form Wasser exis­tiert, einen großen Europas erster Beitrag zur interplanetaren wandte Seite beobachten, was mit den an- Raum ein. Sie bildet die Grundlage für Un- Marserkundung wurde im Sommer 2003 deren Marsorbitern nicht möglich ist (sie­ tersuchungen, ob sich auf unserem Nach- auf den Weg geschickt, als Mars seine ge- he Bild unten). barn jemals Leben entwickelt hat. ringste Oppositionsdistanz von nur Der Mars Reconnaissance Orbiter, der 56 Millionen Kilometern erreichte. Bereits seit September 2006 sein Beobachtungs- Spirit und Opportunity nach etwas mehr als sechs Monaten Flug- programm mit einer Nutzlast ähnlich wie Im letzten Jahrzehnt wurden vier weitere zeit kam die Sonde am Ziel an. Leider ver- Mars Express absolviert, vervollständigt Lander auf der Marsoberfläche abgesetzt. sagte der mitgeführte Lander Beagle 2. als vorerst letzte Sonde die gegenwärtige Die ersten beiden führten aufwändige Ro- Doch die auf dem Orbiter untergebrach- Marsflotte. Die Kamera nutzt ein Teleskop ver mit, deren Gewicht 180 Kilogramm ten Instrumente, die vom Radar-Altimeter mit einer Öffnung von 50 Zentimetern betrug. Spirit und Opportunity, so die Na- zur Untersuchung des bodennahen Unter- und erkennt aus einer Umlaufhöhe von men, waren deutlich größer als Sojourner. grunds über Spektrometer für die Ferner- 300 Kilometern noch Objekte von weniger Opportunity ist sogar nach mehr als acht kundung der Marsatmosphäre bis hin zu als einem Meter Durchmesser. Damit las- Jahren auf der Marsoberfläche noch in Betrieb (siehe Bild oben). Beide Rover landeten im Januar 2004 und erkundeten die Umgebung ihrer jeweiligen Landestellen. Im Falle von Spirit war dies der 166 Kilometer weite Einschlagkrater Gusev, dessen Untergrund früher womöglich durch Wasser modifiziert wurde, und bei Opportunity zunächst ein zufällig getroffener, nur 22 Meter großer Impaktkrater. Die Untersuchungen von Spirit endeten im Mai 2009, als der Rover in staubigem Ge- ESA / DLR / FU Berlin (G. Neukum) lände steckenblieb. Ein Jahr später, nach 52 November 2012 Den Marsmond erfolglosen Phobos lichtete sagte die Energieversorgung im vierten Mars Express aus Marswinter seines Aufenthalts und er 351 Kilometer stellte den Betrieb ein. Immerhin hatte er Entfernung im Juli bis dahin 7,7 Kilometer zurückgelegt. Befreiungsversuchen, ver- 2008 ab. Das »N« Opportunity befindet sich gegenwärtig kennzeichnet den nach mehr als 35 Kilometer Fahrt am Nordpol. 22 Kilometer großen Einschlagkrater EnSterne und Weltraum Ein von Opportunity aufgenommenes Panoramamosaik erlaubt einen Überblick über den Victoria-Krater. Der gegenüberliegende Kraterrand befindet sich etwa 800 Meter entfernt, die Klippe am linken Rand ist rund 15 Meter hoch. NASA / JPL-Caltech / University of Texas / Texas A&M University NASA / JPL-Caltech / Cornell deavour. Zu Beginn seiner Tätigkeit ent- Am nordpolaren Landeplatz von Phoenix zeigt sich die Mitternachtssonne deckte der Rover den ersten Meteoriten um die Zeit der Sonnenwende ähnlich wie auf der Erde. auf einem anderen Planeten: Direkt in der Nähe des abgeworfenen Hitzeschilds stieß Opportunity auf ein Objekt, das sich als Eisenmeteorit herausstellte. Für Phoenix, dem vorletzten Landegerät auf dem Mars, wurde eine Landestelle nahe des Nordpols bei 68 Grad nördlicher Breite ausgewählt (siehe Bild oben). In diesen Breiten vermuteten die Marsforscher dicht unter der Oberfläche Wassereis, das mit einem Greifarm, der in den Boden eindringen konnte, untersucht werden sollte. Im Mai 2008 begann Phoenix mit den Arbeiten und bereits im Sommer wies sie nach dem Erhitzen von Bodenproben Wasserdampf nach. Die Zeit drängte, da der herannahende Herbst die Umweltbedingungen in den nördlichen Regio­nen verschlechterte. Vor allem die tiefer steNASA / JPL-Caltech hende Sonne, verbunden mit niedrigen Temperaturen, setzte der Energieversorgung mit Solarzellen des Landers zu, so dass er im November 2008 schließlich seinen Dienst quittierte. Als jüngstes Raumfahrtunternehmen erreichte das Mars Science Laboratory den Erste Bilder des Marsrovers Curiosity, der im August 2012 im Krater Gale Roten Planeten und setzte am 6. August landete, lassen eine reiche wissenschaftliche Ausbeute erwarten. www.sterne-und-weltraum.de November 2012 53 Flüge zu Merkur N ur zwei Raumsonden statteten bislang dem sonnennächsten Planeten einen Besuch ab: die US-Raumsonden Mariner 10 und Messenger. Mariner 10 flog in den Jahren 1974 Mariner-10 und 1975 insgesamt drei Mal an Merkur vorbei, Messenger schwenkte nach drei Vorbeiflügen im März 2011 in eine Messenger Umlaufbahn um den Planeten Alle Bilder: NASA / JHU-APL ein. Sie ist heute noch aktiv. 2012 den Rover Curiosity ab. An Größe nächs­ten Planeten geschickt wurden. Die reichte, um im März 2011 in eine ellip- und Leistungsfähigkeit der Instrumentie- erste war Mariner 10 Ende 1973, die erst- tische Umlaufbahn um Merkur einzu­ rung übertrifft er deutlich die bisherigen mals die Swing-by-Methode einsetzte, um schwenken. Bereits bei den nahen Vorbei- Rover Spirit und Opportunity. Nach aktu- über einen nahen Venusvorbeiflug Mer- flügen eller Planung soll Curiosity innerhalb kur erreichen zu können. Die daraus re- Planeten und übermittelte Daten über die eines kompletten Marsjahrs mindestens sultierende Bahn endete aber nicht in Struktur und Topografie der Oberfläche, 20 Kilometer in der Umgebung des Lande- einem Orbit um Merkur, sondern um die die flüchtige Atmosphäre, die Magneto- platzes im Krater Gale untersuchen. Erste Sonne, und führte Mariner 10 bis März sphäre und das Schwerefeld. Die hochauf- übermittelte Daten von Curiosity lassen 1975 dreimal nahe an Merkur vorbei. lösende Kamera von Messenger tastete eine reichhaltige wissenschaftliche Ernte Beim dritten Aufeinandertreffen über- Merkur aus der Umlaufbahn innerhalb erhoffen (siehe Bild S. 53). querte die Sonde dessen Oberfläche in nur eines Jahres komplett ab, ihre räumliche 327 Kilometer Höhe. Auflösung war dabei mindes­tens fünfmal Inzwischen ist der Mars – nach unserer untersuchte die Sonde den Erde – der am besten erforschte Planet. Wegen der Bahngeometrien konnte höher als bei Mariner 10 (siehe Bild oben). Trotzdem rätseln wir immer noch über Mariner 10 immer nur die von der Sonne Mit dem gemeinsamen europäisch/ja- seine geologische Entwicklung. Anders als beschienene Seite kartieren, was etwa panischen Unternehmen Bepi Colombo die Erde oder die Venus wurde seine Ober- 45 Prozent der gesamten Merkuroberflä- befindet sich eine weitere Merkurmission fläche vor Jahrmilliarden geformt – mit che entsprach. Fast erwartungsgemäß in Vorbereitung, die 2014 einen Planeten­ Ausnahme der Regionen mit länger an- zeigten die Aufnahmen eine alte, krater­ orbiter und einen Magnetosphärenorbiter dauernden vulkanischen Aktivitäten. Die übersäte, mondähnliche Landschaft. Kei- zu Merkur bringen soll. Wie bei Messenger Tatsache, dass unser roter Nachbar neben ne stabile Atmosphäre trübt den Blick. ist auch hier eine Portion Geduld nötig, da der Lithosphäre über eine Atmosphäre, Mariner 10 wies aber eine extrem dünne die Phase des Anflugs mehr als sechs Jahre Kryosphäre und womöglich eine Hydro- flüchtige Gashülle nach, deren Bestand- dauern wird. Erstmals wird dabei ein elek- sphäre verfügt, macht ihn besonders inte- teile entweder aus dem Sonnenwind oder trischer Antrieb, verbunden mit einer Se- ressant. Vergangene Episoden, in denen aus Oberflächenprozessen ständig nach- rie von Swing-bys, eine Sonde ins innere große Flächen freien Wassers existierten, geliefert werden. Eine der herausragenden Sonnensystem befördern. sind nicht auszuschließen. Der Mars ist Strukturen, die Mariner 10 entdeckte, war deshalb im Sonnensystem das Objekt, das das Impaktbecken Caloris, ein Überbleib- Manfred Gottwald am ehesten in der Lage gewesen wäre, sel eines gewaltigen Einschlags vor mehr arbeitet am Institut für eine Biosphäre zu entwickeln. als 3,5 Milliarden Jahren. Methodik der Fernerkun- Deutlich mehr Swing-bys, insgesamt dung des DLR, wo er für Die sonnennächste Welt Merkur sechs, benötigte die US-Raumsonde Mes- den Betrieb des Atmosphä- Zeitlich gesehen ließe sich Merkur relativ senger, die im Sommer 2004 in Richtung reninstruments SCIAMA- schnell erreichen, doch verhindern die des sonnennächsten Planeten geschickt CHY zuständig ist. Er großen Treibstoffmengen, die für die er- wurde. Auf ihrem Weg kam sie einmal an forderlichen Geschwindigkeitsänderun­ der Erde, zweimal an Venus und dreimal astronomie am Max-Planck-Institut für extra- gen benötigt werden, einen direkten An- an Merkur vorbei, bevor ihre Geschwin- terrestrische Physik (MPE) und war an wissen- flug. Deshalb verwundert es nicht, dass digkeit soweit verringert war, dass ein ab- schaftlichen Weltraummissionen bei der ESA bisher nur zwei Sonden zum sonnen­ schließendes Zünden des Bordtriebwerks und am MPE beteiligt. 54 November 2012 promovierte über Gamma- Sterne und Weltraum DIE VORTEILE EINES ABONNEMENTS So vielfältig wie unser Magazin! S chon jetzt an Weihnachten denken! ****** Sterne und W*eltraum gibt es auch als Geschenkabo 1 Zwölf Ausgaben zum Preis von nur € 85,20 inkl. 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