Voyager 1 erforscht Saturn

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Am 12. November 1980 näherte sich Voyager 1 dem Saturn, dem zweitgrößten Planeten des Sonnensystems, auf 78.000 Meilen. Kameras strahlten Bilder 950 Millionen Meilen zurück nach Kalifornien und enthüllten interessante neue Informationen über die Ringe des Saturn. Ein Nachrichtenbericht beschreibt die Entdeckung.


Voyager 1 erforscht Saturn - GESCHICHTE

Die Zwillingsraumsonden Voyager 1 und Voyager 2 wurden im Sommer 1977 in getrennten Monaten von der NASA von Cape Canaveral, Florida, gestartet. Wie ursprünglich geplant, sollten die Voyagers Nahaufnahmestudien von Jupiter und Saturn, den Saturnringen und den größeren Monden der beiden Planeten durchführen.

Um ihre Zwei-Planeten-Mission zu erfüllen, wurden die Raumfahrzeuge für eine Lebensdauer von fünf Jahren gebaut. Aber als die Mission weiterging und alle ihre Ziele erfolgreich erreicht wurden, erwiesen sich die zusätzlichen Vorbeiflüge an den beiden äußersten Riesenplaneten Uranus und Neptun als möglich – und unwiderstehlich für die Missionswissenschaftler und -ingenieure im Haus der Voyagers am Jet Antriebslabor in Pasadena, Kalifornien.

Als die Raumsonde über das Sonnensystem flog, wurde eine Neuprogrammierung der Fernsteuerung verwendet, um den Voyagern größere Fähigkeiten zu verleihen, als sie beim Verlassen der Erde besaßen. Aus ihrer Zwei-Planeten-Mission wurden vier. Ihre fünfjährige Lebensdauer erstreckte sich auf 12 und mehr.

Zusammen würden Voyager 1 und 2 alle riesigen äußeren Planeten unseres Sonnensystems, 48 ​​ihrer Monde und die einzigartigen Systeme von Ringen und Magnetfeldern erforschen, die diese Planeten besitzen.

Wäre die Voyager-Mission allein nach den Vorbeiflügen von Jupiter und Saturn geendet, hätte sie immer noch das Material geliefert, um Astronomie-Lehrbücher neu zu schreiben. Aber nachdem sie ihre bereits ehrgeizigen Reiserouten verdoppelt hatten, kehrten die Voyagers im Laufe der Jahre zur Erde zurück, die die Wissenschaft der planetaren Astronomie revolutioniert und zur Lösung wichtiger Fragen beigetragen haben, während sie faszinierende neue Fragen über den Ursprung und die Entwicklung der Planeten in unserem Sonnensystem aufwarfen.

Geschichte der Voyager-Mission

Während die Vier-Planeten-Mission als möglich galt, galt es als zu teuer, ein Raumschiff zu bauen, das die Entfernung zurücklegen, die erforderlichen Instrumente transportieren und lange genug halten konnte, um eine so lange Mission zu erfüllen. Daher wurden die Voyagers finanziert, um intensive Vorbeiflugstudien nur an Jupiter und Saturn durchzuführen. Mehr als 10.000 Flugbahnen wurden untersucht, bevor die beiden ausgewählt wurden, die einen nahen Vorbeiflug von Jupiter und seinem großen Mond Io ermöglichen würden, und Saturn und seinem großen Mond Titan die gewählte Flugbahn für Voyager 2 bewahrte auch die Option, zu Uranus und Neptun weiterzureisen.

Vom Kennedy Space Center der NASA in Cape Canaveral, Florida, wurde Voyager 2 zuerst gestartet, am 20. August 1977 wurde Voyager 1 am 5. September 1977 auf einer schnelleren, kürzeren Flugbahn gestartet Raketen.

Die Hauptmission der Voyager zu Jupiter und Saturn brachte Voyager 1 am 5. März 1979 zum Jupiter und Saturn am 12. November 1980, gefolgt von Voyager 2 zum Jupiter am 9. Juli 1979 und Saturn am 25. August 1981.

Die Flugbahn von Voyager 1, die das Raumschiff dicht am großen Mond Titan und hinter den Saturnringen vorbeiführen sollte, lenkte die Bahn des Raumschiffs unaufhaltsam nach Norden aus der Ekliptikebene heraus – der Ebene, in der die meisten Planeten die Sonne umkreisen. Voyager 2 sollte an einem Punkt am Saturn vorbeifliegen, der die Raumsonde automatisch in Richtung Uranus schicken würde.

Nach der erfolgreichen Saturn-Begegnung von Voyager 2 wurde gezeigt, dass Voyager 2 wahrscheinlich in der Lage sein würde, mit allen Instrumenten nach Uranus zu fliegen. Die NASA stellte zusätzliche Mittel zur Verfügung, um den Betrieb der beiden Raumsonden fortzusetzen, und autorisierte JPL, einen Uranus-Vorbeiflug durchzuführen. Anschließend genehmigte die NASA auch den Neptun-Teil der Mission, der in Voyager Neptune Interstellar Mission umbenannt wurde.

Voyager 2 traf am 24. Januar 1986 auf Uranus und lieferte detaillierte Fotos und andere Daten über den Planeten, seine Monde, sein Magnetfeld und seine dunklen Ringe. Voyager 1 drängt unterdessen weiter nach außen und führt Studien des interplanetaren Raums durch. Schließlich könnten seine Instrumente die ersten aller Raumfahrzeuge sein, die die Heliopause – die Grenze zwischen dem Ende des magnetischen Einflusses der Sonne und dem Beginn des interstellaren Raums – erfassen.

Nach der nächsten Annäherung der Voyager 2 an Neptun am 25. August 1989 flog die Raumsonde nach Süden, unterhalb der Ekliptik-Ebene und auf einen Kurs, der auch in den interstellaren Raum führen wird. In Anlehnung an die neuen transplanetaren Ziele der Voyagers ist das Projekt jetzt als Voyager Interstellar Mission bekannt.

Voyager 1 verlässt nun das Sonnensystem und erhebt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 520 Millionen Kilometern pro Jahr in einem Winkel von etwa 35 Grad über der Ekliptikebene. Voyager 2 verlässt ebenfalls das Sonnensystem und taucht in einem Winkel von etwa 48 Grad und einer Geschwindigkeit von etwa 470 Millionen Kilometern (etwa 290 Millionen Meilen) pro Jahr unter die Ekliptikebene.

Beide Raumsonden werden weiterhin ultraviolette Quellen zwischen den Sternen untersuchen, und die Feld- und Teilcheninstrumente an Bord der Voyagers werden weiterhin nach der Grenze zwischen dem Einfluss der Sonne und dem interstellaren Raum suchen. Die Voyagers werden voraussichtlich noch zwei oder drei Jahrzehnte lang wertvolle Daten liefern. Die Kommunikation wird aufrechterhalten, bis die Kernenergiequellen der Voyagers nicht mehr genügend elektrische Energie für die Versorgung kritischer Subsysteme liefern können.

Die Kosten für die Missionen Voyager 1 und 2 – einschließlich des Starts, der Missionsoperationen vom Start bis zur Begegnung mit Neptun und der Atombatterien der Raumsonde (vom Energieministerium bereitgestellt) – betragen 865 Millionen US-Dollar. Die NASA plante zusätzliche 30 Millionen US-Dollar, um die Voyager Interstellar Mission für zwei Jahre nach der Neptun-Begegnung zu finanzieren.

Voyager-Operationen

Die Voyager reisen zu weit von der Sonne entfernt, um stattdessen Sonnenkollektoren zu verwenden, sie waren mit Stromquellen ausgestattet, die als thermoelektrische Radioisotop-Generatoren (RTGs) bezeichnet werden. Diese Geräte, die bei anderen Weltraummissionen verwendet werden, wandeln die beim natürlichen radioaktiven Zerfall von Plutonium erzeugte Wärme in Elektrizität um, um die Instrumente, Computer, Radios und andere Systeme der Raumsonde mit Strom zu versorgen.

Die Raumfahrzeuge werden gesteuert und ihre Daten werden über das Deep Space Network (DSN) zurückgesendet, ein globales Raumfahrzeug-Tracking-System, das vom JPL für die NASA betrieben wird. DSN-Antennenkomplexe befinden sich in der kalifornischen Mojave-Wüste in der Nähe von Madrid, Spanien, und in Tidbinbilla, Australien.

Der Voyager-Projektmanager für die Interstellar Mission ist George P. Textor von JPL. Der Wissenschaftler des Voyager-Projekts ist Dr. Edward C. Stone vom California Institute of Technology. Der Assistent des Projektwissenschaftlers für den Jupiter-Vorbeiflug war Dr. Arthur L. Lane, gefolgt von Dr. Ellis D. Miner für die Begegnungen mit Saturn, Uranus und Neptun. Beide sind mit JPL.

Jupiter

Jupiter ist der größte Planet im Sonnensystem, der hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium besteht, mit geringen Mengen an Methan, Ammoniak, Wasserdampf, Spuren anderer Verbindungen und einem Kern aus geschmolzenem Gestein und Eis. Bunte Breitenbänder und atmosphärische Wolken und Stürme veranschaulichen das dynamische Wettersystem des Jupiter. Der Riesenplanet besitzt mittlerweile 16 Monde. Der Planet absolviert alle 11,8 Jahre eine Umlaufbahn um die Sonne und sein Tag dauert 9 Stunden und 55 Minuten.

Obwohl Astronomen den Jupiter jahrhundertelang durch Teleskope auf der Erde untersucht hatten, waren die Wissenschaftler von vielen der Voyager-Erkenntnisse überrascht.

Der Große Rote Fleck wurde als komplexer Sturm enthüllt, der sich gegen den Uhrzeigersinn bewegte. Eine Reihe anderer kleinerer Stürme und Wirbel wurden in den gebänderten Wolken gefunden.

Die Entdeckung von aktivem Vulkanismus auf dem Satelliten Io war mit Sicherheit die größte unerwartete Entdeckung auf Jupiter. Es war das erste Mal, dass aktive Vulkane auf einem anderen Körper im Sonnensystem gesehen wurden. Zusammen beobachteten die Voyagers den Ausbruch von neun Vulkanen auf Io, und es gibt Hinweise darauf, dass zwischen den Voyager-Begegnungen weitere Eruptionen stattfanden.

Die Federn der Vulkane erstrecken sich bis zu mehr als 300 Kilometer (190 Meilen) über der Oberfläche. Die Voyagers beobachteten Material, das mit Geschwindigkeiten von bis zu einem Kilometer pro Sekunde ausgestoßen wurde.

Die Vulkane von Io sind offenbar auf die Erwärmung des Satelliten durch Gezeitenpumpen zurückzuführen. Io wird von Europa und Ganymed, zwei anderen großen Satelliten in der Nähe, in seiner Umlaufbahn gestört und dann von Jupiter wieder in seine reguläre Umlaufbahn zurückgezogen. Dieses Tauziehen führt zu Gezeitenwölbungen von bis zu 100 Metern (330 Fuß) auf der Oberfläche von Io, verglichen mit typischen Gezeitenwölbungen auf der Erde von einem Meter (drei Fuß).

Es scheint, dass der Vulkanismus auf Io das gesamte Jupiter-System beeinflusst, da er die Hauptquelle der Materie ist, die die Magnetosphäre des Jupiter durchdringt – die Region des Weltraums, die den Planeten umgibt, die vom Jupiter-Magnetfeld beeinflusst wird. Schwefel, Sauerstoff und Natrium, die offenbar von Ios vielen Vulkanen ausgebrochen und durch den Aufprall hochenergetischer Teilchen von der Oberfläche gesputtert wurden, wurden Millionen von Meilen vom Planeten selbst entfernt bis zum äußeren Rand der Magnetosphäre entdeckt.

Europa zeigte auf den niedrigaufgelösten Fotos von Voyager 1 eine große Anzahl sich überschneidender linearer Merkmale. Zuerst glaubten die Wissenschaftler, dass es sich bei den Merkmalen um tiefe Risse handeln könnte, die durch Krustenrisse oder tektonische Prozesse verursacht wurden. Die näheren hochauflösenden Fotos von Voyager 2 ließen die Wissenschaftler jedoch verwirrt zurück: Den Merkmalen fehlte es so an topografischem Relief, dass sie, wie ein Wissenschaftler sie beschrieb, „mit einem Filzstift aufgemalt worden sein könnten“. Es besteht die Möglichkeit, dass Europa aufgrund einer Gezeitenerwärmung von einem Zehntel oder weniger als Io intern aktiv ist. Es wird angenommen, dass Europa eine dünne Kruste (weniger als 30 Kilometer oder 18 Meilen dick) aus Wassereis hat, die möglicherweise auf einem 50 Kilometer (30 Meilen) tiefen Ozean schwimmt.

Ganymed erwies sich mit einem Durchmesser von 5.276 Kilometern als der größte Mond im Sonnensystem. Es zeigte zwei verschiedene Arten von Gelände – Krater und Rillen – was Wissenschaftlern nahelegt, dass die gesamte eisige Kruste von Ganymed durch globale tektonische Prozesse unter Spannung stand.

Callisto hat eine sehr alte, stark verkraterte Kruste mit Restringen riesiger Einschlagskrater. Die größten Krater wurden anscheinend durch den Fluss der eisigen Kruste im Laufe der geologischen Zeit ausgelöscht. Fast kein topographisches Relief ist in den geisterhaften Überresten der riesigen Einschlagsbecken erkennbar, die nur durch ihre helle Farbe und die umgebenden gedämpften Ringe konzentrischer Grate erkennbar sind.

Um Jupiter wurde ein schwacher, staubiger Materialring gefunden. Sein äußerer Rand ist 129.000 Kilometer (80.000 Meilen) vom Zentrum des Planeten entfernt und erstreckt sich etwa 30.000 Kilometer (18.000 Meilen) nach innen.

Zwei neue kleine Satelliten, Adrastea und Metis, wurden in einer Umlaufbahn direkt außerhalb des Rings gefunden. Ein dritter neuer Satellit, Thebe, wurde zwischen den Umlaufbahnen von Amalthea und Io entdeckt.

Jupiters Ringe und Monde existieren in einem intensiven Strahlungsgürtel aus Elektronen und Ionen, die im Magnetfeld des Planeten gefangen sind. Diese Teilchen und Felder umfassen die joviane Magnetosphäre oder magnetische Umgebung, die sich drei bis sieben Millionen Kilometer in Richtung Sonne erstreckt und sich in Windsackform mindestens bis zur Umlaufbahn des Saturn erstreckt – eine Entfernung von 750 Millionen Kilometern (460 Millionen Meilen). .

Wenn sich die Magnetosphäre mit Jupiter dreht, fegt sie an Io vorbei und streift pro Sekunde etwa 1.000 Kilogramm (eine Tonne) Material ab. Das Material bildet einen Torus, eine Donut-förmige Wolke aus Ionen, die im Ultraviolett leuchten. Die schweren Ionen des Torus wandern nach außen, und ihr Druck bläst die energiereicheren Schwefel- und Sauerstoffionen des Jovian auf, die entlang des Magnetfelds in die Atmosphäre des Planeten fallen, was zu Polarlichtern führt.

Io fungiert als elektrischer Generator, während es sich durch das Magnetfeld des Jupiter bewegt, 400.000 Volt über seinen Durchmesser entwickelt und einen elektrischen Strom von 3 Millionen Ampere erzeugt, der entlang des Magnetfelds zur Ionosphäre des Planeten fließt.

Saturn

Saturn ist der zweitgrößte Planet im Sonnensystem. Es dauert 29,5 Erdenjahre, um eine Umlaufbahn um die Sonne zu vollenden, und ihr Tag wurde auf 10 Stunden und 39 Minuten getaktet. Saturn hat bekanntlich mindestens 17 Monde und ein komplexes Ringsystem. Saturn besteht wie Jupiter hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Es wurde festgestellt, dass sein dunstgelber Farbton durch breite atmosphärische Streifen gekennzeichnet ist, die denen auf Jupiter ähnlich, aber viel schwächer sind. Eine genaue Untersuchung durch die Bildgebungssysteme der Voyager ergab langlebige Ovale und andere atmosphärische Merkmale, die im Allgemeinen kleiner sind als die auf Jupiter.

Die vielleicht größten Überraschungen und die meisten Rätsel fanden die Voyagers in den Ringen des Saturn. Es wird vermutet, dass sich die Ringe aus größeren Monden gebildet haben, die durch Einschläge von Kometen und Meteoroiden zerschmettert wurden. Der daraus resultierende Staub und die felsen- bis hausgroßen Partikel haben sich in einer weiten Ebene um den Planeten herum angesammelt, die in ihrer Dichte variiert.

Die unregelmäßigen Formen der acht kleinsten Saturnmonde weisen darauf hin, dass auch sie Fragmente größerer Körper sind. Neben dünnen Ringen und breiten, diffusen Ringen, die von der Erde aus nicht beobachtet wurden, wurden unerwartete Strukturen wie Knicke und Speichen gefunden. Ein Großteil der komplizierten Struktur einiger Ringe ist auf die Gravitationseffekte naher Satelliten zurückzuführen. Dieses Phänomen wird am offensichtlichsten durch die Beziehung zwischen dem F-Ring und zwei kleinen Monden demonstriert, die das Ringmaterial "hüten". Die Variation in der Trennung der Monde vom Ring kann das geknickte Aussehen des Rings sein. Hirtenmonde wurden auch von Voyager 2 auf Uranus gefunden.

Radiale, speichenartige Merkmale im breiten B-Ring wurden von den Voyagers gefunden. Es wird angenommen, dass die Merkmale aus feinen, staubgroßen Partikeln bestehen. In Zeitrafferbildern der Voyagers wurde beobachtet, dass sich die Speichen bildeten und sich auflösten. Während elektrostatische Aufladung Speichen erzeugen kann, indem Staubpartikel über dem Ring schweben, ist die genaue Ursache der Speichenbildung nicht gut verstanden.

Auf dem Saturn wehen Winde mit extrem hohen Geschwindigkeiten – bis zu 1.800 Kilometer pro Stunde (1.100 Meilen pro Stunde). Ihre hauptsächlich östliche Richtung weist darauf hin, dass die Winde nicht auf die oberste Wolkenschicht beschränkt sind, sondern mindestens 2.000 Kilometer (1.200 Meilen) nach unten in die Atmosphäre reichen müssen. Die charakteristische Temperatur der Atmosphäre beträgt 95 Kelvin.

Saturn hält eine breite Palette von Satelliten in seiner Umlaufbahn, von Phoebe, einem kleinen Mond, der sich in einer rückläufigen Umlaufbahn bewegt und wahrscheinlich ein eingefangener Asteroid ist, bis hin zu Titan, dem planetengroßen Mond mit einer dicken Stickstoff-Methan-Atmosphäre. Die Oberflächentemperatur und der Druck von Titan betragen 94 Kelvin (-292 Fahrenheit) und 1,5 Atmosphären. Photochemie wandelt atmosphärisches Methan in andere organische Moleküle wie Ethan um, von dem man annimmt, dass es sich in Seen oder Ozeanen ansammelt. Andere komplexere Kohlenwasserstoffe bilden die Trübungspartikel, die schließlich an die Oberfläche fallen und sie mit einer dicken Schicht organischer Substanz überziehen. Die Chemie in der Atmosphäre von Titan kann derjenigen auf der Erde stark ähneln, bevor sich das Leben entwickelte.

Die aktivste Mondoberfläche im Saturnsystem war die von Enceladus. Die helle Oberfläche dieses Mondes, die von Verwerfungen und Tälern gekennzeichnet war, zeigte Hinweise auf tektonisch bedingte Veränderungen. Voyager 1 fand den Mond Mimas mit einem Krater, der so groß war, dass der Einschlag, der ihn verursachte, den Satelliten fast auseinanderbrach.

Das Magnetfeld des Saturn ist kleiner als das des Jupiter und erstreckt sich nur über eine oder zwei Millionen Kilometer. Die Feldachse ist fast perfekt auf die Rotationsachse des Planeten ausgerichtet.

Uranus

Uranus ist der drittgrößte Planet des Sonnensystems. Es umkreist die Sonne in einer Entfernung von etwa 2,8 Milliarden Kilometern (1,7 Milliarden Meilen) und absolviert alle 84 Jahre eine Umlaufbahn. Die Länge eines Tages auf Uranus, gemessen von Voyager 2, beträgt 17 Stunden und 14 Minuten.

Uranus zeichnet sich dadurch aus, dass er auf die Seite gekippt ist. Es wird angenommen, dass seine ungewöhnliche Position das Ergebnis einer Kollision mit einem planetengroßen Körper zu Beginn der Geschichte des Sonnensystems ist. Angesichts seiner seltsamen Ausrichtung, in der die Polarregionen lange Zeit dem Sonnenlicht oder der Dunkelheit ausgesetzt waren, waren sich die Wissenschaftler nicht sicher, was sie auf Uranus erwarten sollten.

Voyager 2 fand heraus, dass einer der auffälligsten Einflüsse dieser seitlichen Position die Wirkung auf den Schweif des Magnetfelds ist, der selbst 60 Grad von der Rotationsachse des Planeten geneigt ist. Es wurde gezeigt, dass der Magnetoschwanz durch die Rotation des Planeten in eine lange Korkenzieherform hinter dem Planeten verdreht wurde.

Das Vorhandensein eines Magnetfelds bei Uranus war bis zur Ankunft der Voyager nicht bekannt. Die Intensität des Feldes ist ungefähr mit der der Erde vergleichbar, variiert jedoch aufgrund des großen Versatzes vom Zentrum des Uranus von Punkt zu Punkt viel stärker. Die eigentümliche Ausrichtung des Magnetfelds lässt vermuten, dass das Feld in einer mittleren Tiefe im Inneren erzeugt wird, wo der Druck hoch genug ist, damit Wasser elektrisch leitend wird.

Es wurde festgestellt, dass Strahlungsgürtel bei Uranus eine ähnliche Intensität wie bei Saturn aufwiesen. Die Strahlungsintensität innerhalb der Gürtel ist so groß, dass die Strahlung schnell (innerhalb von 100.000 Jahren) jegliches Methan, das in den eisigen Oberflächen der inneren Monde und Ringpartikel eingeschlossen ist, verdunkeln würde. Dies könnte zu den verdunkelten Oberflächen der Monde und Ringpartikel beigetragen haben, die fast einheitlich grau sind.

Um den sonnenbeschienenen Pol herum wurde eine hohe Dunstschicht entdeckt, die auch große Mengen an ultraviolettem Licht ausstrahlte, ein Phänomen, das als "Tagesglühen" bezeichnet wird. Die Durchschnittstemperatur beträgt etwa 60 Kelvin (-350 Grad Fahrenheit). Überraschenderweise zeigen die beleuchteten und dunklen Pole und der größte Teil des Planeten an den Wolkenspitzen fast die gleiche Temperatur.

Voyager fand 10 Neumonde, was die Gesamtzahl auf 15 erhöht. Die meisten Neumonde sind klein, wobei der größte etwa 150 Kilometer (etwa 90 Meilen) im Durchmesser misst.

Der Mond Miranda, der innerste der fünf großen Monde, erwies sich als einer der seltsamsten Körper, die es im Sonnensystem jemals gab. Detaillierte Bilder von Voyagers Vorbeiflug am Mond zeigten riesige Schluchten von bis zu 20 Kilometern Tiefe, terrassierte Schichten und eine Mischung aus alten und jungen Oberflächen. Eine Theorie besagt, dass Miranda eine Neuansammlung von Material aus einer früheren Zeit sein könnte, als der Mond durch einen heftigen Aufprall gebrochen wurde.

Die fünf großen Monde scheinen Eis-Gesteins-Konglomerate wie die Satelliten des Saturn zu sein. Titania ist durch riesige Verwerfungssysteme und Canyons gekennzeichnet, die auf ein gewisses Maß an geologischer, wahrscheinlich tektonischer Aktivität in seiner Geschichte hindeuten. Ariel hat die hellste und möglicherweise jüngste Oberfläche aller Uran-Monde und scheint auch geologischen Aktivitäten unterzogen worden zu sein, die zu vielen Verwerfungstälern und zu ausgedehnten Strömen von eisigem Material geführt haben. Auf Umbriel oder Oberon ist wenig geologische Aktivität aufgetreten, gemessen an ihren alten und dunklen Oberflächen.

Alle neun bisher bekannten Ringe wurden von der Raumsonde untersucht und zeigten, dass sich die Uranringe deutlich von denen bei Jupiter und Saturn unterscheiden. Das Ringsystem mag relativ jung sein und ist nicht gleichzeitig mit Uranus entstanden.Partikel, aus denen die Ringe bestehen, können Überreste eines Mondes sein, der durch einen Hochgeschwindigkeitsaufprall zerbrochen oder durch Gravitationseffekte zerrissen wurde.

Neptun

Neptun umkreist die Sonne alle 165 Jahre. Er ist der kleinste Gasriese unseres Sonnensystems. Es ist jetzt bekannt, dass Neptun acht Monde hat, von denen sechs von der Voyager gefunden wurden. Die Länge eines neptunischen Tages wurde auf 16 Stunden und 6,7 Minuten festgelegt.

Obwohl Neptun nur drei Prozent so viel Sonnenlicht erhält wie Jupiter, ist er ein dynamischer Planet und zeigte überraschenderweise mehrere große, dunkle Flecken, die an die hurrikanartigen Stürme des Jupiter erinnern. Der größte Fleck, genannt Großer Dunkler Fleck, hat etwa die Größe der Erde und ähnelt dem Großen Roten Fleck auf dem Jupiter. Eine kleine, unregelmäßig geformte, sich nach Osten bewegende Wolke wurde beobachtet, wie sie etwa alle 16 Stunden um Neptun herum "rutschte".

Lange, helle Wolken, ähnlich den Zirruswolken auf der Erde, wurden hoch in der Atmosphäre von Neptun gesehen. In niedrigen nördlichen Breiten nahm die Voyager Bilder von Wolkenstreifen auf, die ihre Schatten auf die darunter liegenden Wolkendecks werfen.

Auf Neptun wurden die stärksten Winde auf jedem Planeten gemessen. Die meisten Winde wehen dort nach Westen oder entgegen der Rotation des Planeten. In der Nähe des Großen Dunklen Flecks wehen Winde mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2.000 Kilometern pro Stunde.

Es stellte sich heraus, dass das Magnetfeld von Neptun wie das von Uranus stark geneigt war – 47 Grad von der Rotationsachse und mindestens 0,55 Radien (etwa 13.500 Kilometer oder 8.500 Meilen) vom physischen Zentrum entfernt. Beim Vergleich der Magnetfelder der beiden Planeten glauben Wissenschaftler, dass die extreme Ausrichtung charakteristisch für die Strömungen im Inneren von Uranus und Neptun sein könnte – und nicht das Ergebnis der seitlichen Ausrichtung dieses Planeten oder möglicher Feldumkehrungen bei Uranus Planet. Die Studien der Voyager über Radiowellen, die durch das Magnetfeld verursacht werden, zeigten die Länge eines neptunischen Tages. Die Raumsonde entdeckte auch Polarlichter, aber viel schwächer als die auf der Erde und anderen Planeten.

Triton, der größte der Monde von Neptun, erwies sich nicht nur als der faszinierendste Satellit des Neptun-Systems, sondern als einer der interessantesten im gesamten Sonnensystem. Es zeigt Beweise für eine bemerkenswerte geologische Geschichte, und Bilder von Voyager 2 zeigten aktive geysirartige Eruptionen, die unsichtbares Stickstoffgas und dunkle Staubpartikel mehrere Kilometer in die dünne Atmosphäre spuckten. Tritons relativ hohe Dichte und retrograde Umlaufbahn liefern starke Beweise dafür, dass Triton kein ursprüngliches Mitglied von Neptuns Familie ist, sondern ein gefangenes Objekt. Wenn dies der Fall ist, könnte die Gezeitenerwärmung Triton in seiner ursprünglich exzentrischen Umlaufbahn zum Schmelzen gebracht haben, und der Mond könnte sogar noch eine Milliarde Jahre nach seiner Eroberung durch Neptun flüssig gewesen sein.

Eine extrem dünne Atmosphäre erstreckt sich etwa 800 Kilometer (500 Meilen) über Tritons Oberfläche. Stickstoff-Eispartikel können einige Kilometer über der Oberfläche dünne Wolken bilden. Der atmosphärische Druck an der Oberfläche beträgt etwa 14 Mikrobar, 1/70.000stel des Oberflächendrucks auf der Erde. Die Oberflächentemperatur beträgt etwa 38 Kelvin (-391 Grad Fahrenheit) die kälteste Temperatur aller bekannten Körper im Sonnensystem.

Die Neumonde, die die Voyager bei Neptun gefunden hat, sind alle klein und bleiben nahe der Äquatorebene von Neptun. Die Namen für die Neumonde wurden von der Internationalen Astronomischen Union aus den Wassergottheiten der Mythologie ausgewählt: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larissa und Proteus.

Voyager 2 löste viele der Fragen, die Wissenschaftler zu Neptuns Ringen hatten. Die Suche nach "Ringbögen" oder Teilringen zeigte, dass Neptuns Ringe tatsächlich vollständig sind, aber so diffus und das Material in ihnen so fein, dass sie nicht vollständig von der Erde aufgelöst werden konnten. Von außen wurden die Ringe als Adams, Plateau, Le Verrier und Galle bezeichnet.

Interstellare Mission

Während die Voyagers anmutig im Sonnenwind kreuzen, untersuchen ihre Felder, Teilchen und Welleninstrumente den Raum um sie herum. Im Mai 1993 kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass das Plasmawellen-Experiment Radioemissionen aufnahm, die in der Heliopause – dem äußeren Rand unseres Sonnensystems – ihren Ursprung hatten.

Die Heliopause ist die äußerste Grenze des Sonnenwinds, an der das interstellare Medium den Ausfluss des Sonnenwinds einschränkt und ihn in einer magnetischen Blase, der Heliosphäre, einschließt. Der Sonnenwind besteht aus elektrisch geladenen Atomteilchen, die hauptsächlich aus ionisiertem Wasserstoff bestehen und von der Sonne nach außen strömen.

Wo genau die Heliopause liegt, war eine der großen unbeantworteten Fragen der Weltraumphysik. Durch das Studium der Radioemissionen theoretisieren Wissenschaftler nun, dass die Heliopause etwa 90 bis 120 Astronomische Einheiten (AE) von der Sonne entfernt existiert. (Eine AE entspricht 150 Millionen Kilometern (93 Millionen Meilen) oder der Entfernung von der Erde zur Sonne.

Die Voyagers sind auch zu weltraumgestützten Ultraviolett-Observatorien geworden, und ihre einzigartige Lage im Universum bietet Astronomen den besten Aussichtspunkt, den sie je hatten, um Himmelsobjekte zu beobachten, die ultraviolette Strahlung aussenden.

Die Kameras der Raumsonde wurden ausgeschaltet und das Ultraviolett-Instrument ist das einzige Experiment auf der Scan-Plattform, das noch funktioniert. Die Voyager-Wissenschaftler gehen davon aus, dass sie noch mindestens bis zum Jahr 2000 Daten von den Ultraviolett-Spektrometern erhalten werden. Zu diesem Zeitpunkt reicht die elektrische Leistung für die Heizungen nicht aus, um das Ultraviolett-Instrument warm genug für den Betrieb zu halten.

Es gibt jedoch mehrere andere Felder und Teilcheninstrumente, die weiterhin Daten zurücksenden können, solange das Raumfahrzeug am Leben bleibt. Dazu gehören: das kosmische Strahlen-Subsystem, das Niedrigenergie-Ladungsteilchen-Instrument, das Magnetometer, das Plasma-Subsystem, das Plasmawellen-Subsystem und das planetarische Radioastronomie-Instrument. Abgesehen von katastrophalen Ereignissen sollte JPL in der Lage sein, diese Informationen für mindestens die nächsten 20 und vielleicht sogar die nächsten 30 Jahre abzurufen.

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Voyager 1: "Das kleine Raumschiff, das es könnte"

Wissenschaftler mögen den genauen Standort von Voyager 1 bestreiten, aber die Raumsonde bleibt eine der größten Erfolgsgeschichten der NASA. Werfen Sie einen Blick auf einige der erstaunlichen Bilder, die die Sonde ihrem erdgebundenen Publikum geliefert hat.

Jupiter, sein Großer Roter Fleck und drei seiner vier größten Satelliten sind auf diesem Foto zu sehen, das am 5. Februar 1979 von Voyager 1 aufgenommen wurde.

Eine dramatische Ansicht des Großen Roten Flecks des Jupiter und seiner Umgebung erhielt Voyager 1 am 25. Februar 1979.

Dieses Bild von Jupiter wurde aus drei Schwarz-Weiß-Negativen verschiedener Farbfilter zusammengesetzt und zum Farbbild wieder kombiniert.

Voyager 1 hat die ersten Hinweise auf einen Ring um den Planeten Jupiter eingefangen. Die Mehrfachbelichtung des extrem dünnen schwachen Rings erscheint als breites Lichtband, das die Bildmitte durchquert. Die Hintergrundsterne sehen aufgrund der Bewegung des Raumfahrzeugs während der 11-minütigen Belichtung wie gebrochene Haarnadeln aus. Die schwarzen Punkte sind geometrische Kalibrierpunkte in der Kamera.

Dieses Mosaikbild von Jupiters Mond "Io" zeigt eine Vielzahl von Merkmalen, die mit der intensiven vulkanischen Aktivität in Verbindung stehen. Das kreisförmige, donutförmige Merkmal in der Mitte wurde als bekannter ausbrechender Vulkan identifiziert.

Ein weiteres Bild von "Io" zeigt eine aktive Wolke eines Vulkans namens "Loki".

Dieses NASA-Dateibild vom August 1998 zeigt ein Echtfarbenfoto von Saturn, das von der Raumsonde Voyager 2 zusammengebaut wurde.

Ein Mosaikbild der Saturnringe, das am 6. November 1980 von der NASA Voyager 1 aufgenommen wurde, zeigt etwa 95 einzelne konzentrische Merkmale in den Ringen. Früher dachte man, dass die Ringstruktur durch die Gravitationswechselwirkung zwischen den Saturn-Satelliten und der Umlaufbahn von Ringteilchen erzeugt wird, aber jetzt hat sich herausgestellt, dass sie für diese Erklärung allein zu komplex ist.

Dieses Bild von Rhea, dem größten luftlosen Satelliten des Saturn, wurde am 11. November 1980 von der Raumsonde Voyager 1 aufgenommen.

Die mit Kratern versehene Oberfläche von Saturns Mond "Mimas" ist auf diesem Bild zu sehen, das Voyager 1 am 12. November 1980 aufgenommen hat. Einschlagskrater, die durch den Einfall von kosmischen Trümmern entstanden sind, sind gezeigt, der größte hat einen Durchmesser von mehr als 100 Kilometern (62 Meilen) und zeigt ein markanter zentraler Gipfel.

Uranus' äußerster und größter Mond, Oberon, ist auf diesem Voyager 2-Bild zu sehen, das am 22. Januar 1986 aufgenommen wurde.

Dieses Bild der Erde mit dem Namen "Pale Blue Dot" ist Teil des ersten "Porträts" des Sonnensystems, das von Voyager 1 aufgenommen wurde. Die Raumsonde hat insgesamt 60 Bilder für ein Mosaik des Sonnensystems aus einer Entfernung von mehr . aufgenommen als 4 Milliarden Meilen von der Erde entfernt. Die Erde liegt genau im Zentrum eines der Streulichtstrahlen, die das Ergebnis einer so nahen Aufnahme des Bildes an die Sonne sind.

Dieses Bild von Jupiters Mond "Callisto" wurde aus einer Entfernung von 350.000 Kilometern aufgenommen. Es wird angenommen, dass das große "Bull's-Eye" am oberen Rand des Bildes ein Einschlagbecken ist, das zu Beginn der Geschichte von Callisto gebildet wurde. Das helle Zentrum des Beckens hat einen Durchmesser von etwa 600 Kilometern und der äußere Ring einen Durchmesser von etwa 2.600 Kilometern.

An der Raumsonde Voyager 1 war vor dem Start eine goldene Schallplatte in der Hülle angebracht. Die Platte mit dem Titel "The Sounds Of Earth" enthält eine Auswahl von Aufnahmen von Leben und Kultur auf der Erde. Das Cover enthält auch Anweisungen für Außerirdische, die die Platte abspielen möchten.

  • Voyager 1 wurde 1977 gestartet und war Teil einer Doppel-Raumschiff-Mission auf einer Multi-Planeten-Tour
  • Eine seltene planetarische Ausrichtung ließ die Mission an Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun vorbeireisen
  • Die beiden Voyagers haben beispiellose Einblicke in unser Sonnensystem gewährt
  • Die NASA gab bekannt, dass Voyager 1 letztes Jahr die Heliosphäre verlassen hat, aber einige bestreiten dies

The Art of Movement ist eine monatliche Show, die die bedeutendsten Innovationen in Wissenschaft und Technologie hervorhebt, die unsere moderne Welt mitgestalten.

(CNN) -- Die Raumsonde Voyager 1 rast über die Milchstraße wie ein ewiger Entdecker -- die Raumsonde Voyager 1 enthüllt weiterhin nonchalant die Geheimnisse des Sonnensystems einem gefesselten erdgebundenen Publikum.

Aktive Vulkane, Methanregen, eisige Geysire und komplizierte Details über die Saturnringe – die Liste der der Mission zugeschriebenen Enthüllungen liest sich wie ein fantastischer Science-Fiction-Roman, hat aber die planetarische Astronomie revolutioniert.

37 Jahre nach dem Start ist Voyager 1 immer noch in den Weiten des Weltraums unterwegs und überträgt regelmäßig neue Daten nach Hause. Aber im Jahr 2013 machte die NASA die bahnbrechende Ankündigung, dass Voyager 1 die Heliosphäre verlassen hatte – eine magnetische Grenz-„Blase“, wenn man so will, mit der Wissenschaftler die Trennung unseres Sonnensystems vom Rest der Galaxie erklären.

„Das bedeutet, dass Voyager außerhalb der Blase unserer Sonne gereist ist“, erklärt Voyager-Projektmanagerin Suzy Dodd. "Die Daten, die uns Voyager 1 jetzt sendet, sind Daten von anderen Sternen und von Supernova-Eruptionen und die Überreste von Sternen, die im Laufe der Geschichte explodiert sind."

Es ist eine unglaubliche Leistung für eine Sonde, die für eine anfängliche fünfjährige Mission gebaut wurde. Doch nun, nicht zum ersten Mal seit der außergewöhnlichen Aussage, werden Zweifel geäußert, ob das Schiff tatsächlich die historische Überfahrt geschafft hat.

Während die Messungen es der NASA ermöglichten, zuversichtlich genug zu sein, um zu bestätigen, dass Voyager 1 den interstellaren Raum betreten hatte, bleiben zwei Wissenschaftler der University of Michigan, die an den Voyager-Missionen gearbeitet haben, skeptisch.

Die Mondlandung noch einmal erleben Sonneneruptionen von der Kamera eingefangen Schwerelosigkeitstraining mit der NASA Manövrieren des Curiosity Rovers der NASA

„Diese Kontroverse wird so lange andauern, bis sie durch Messungen gelöst ist“, sagte George Gloeckler, Professor für Atmosphären-, Ozean- und Weltraumwissenschaften an der University of Michigan und Hauptautor einer neuen Studie, in einer Pressemitteilung der American Geophysical Union.

Zu diesem Zweck sagen Gloeckler und Len Fisk, Professor an der University of Michigan und Co-Autor der Studie, voraus, dass die Sonde, wenn die Voyager die Schwelle in den interstellaren Raum überschreitet, eine Umkehr des Magnetfelds erkennen wird, die an die Wissenschaftler weitergeleitet wird Erde, die endgültig den Standort des Raumfahrzeugs bestimmt. Sie erwarten, dass diese Magnetfeldverschiebung in den nächsten zwei Jahren auftritt, und wenn dies nicht der Fall ist, würde dies bestätigen, dass Voyager 1 die Heliosphäre bereits verlassen hat.

Aber obwohl wir den genauen Standort von Voyager 1 vielleicht nicht kennen, wissen wir, dass es sich um eines der erfolgreichsten Raumschiffe aller Zeiten handelt.

"Das kleine Raumschiff, das könnte"'

Die im Sommer 1977 einzeln gestartete Voyager war eine von der NASA entwickelte Primärmission mit zwei Raumfahrzeugen zur Erforschung von Jupiter und Saturn und ihren größeren Monden.

Nach erfolgreichem Abschluss der Hauptziele der Voyager-Mission bot eine seltene planetarische Ausrichtung den beiden Raumschiffen bemerkenswerte Möglichkeiten, die Weltraumforschung fortzusetzen.

„Voyager nutzte die Ausrichtung der äußeren Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, um in einem Zeitraum von 12 Jahren an allen vier dieser Planeten vorbeizukommen. Diese Ausrichtung der Planeten findet nur alle 176 Jahre statt.“ sagt Dodd, der Voyager 1 als "das kleine Raumschiff, das es könnte" bezeichnet hat.

1980 wurde die Voyager-Mission offiziell verlängert und in Interstellar-Mission umbenannt. Die Sonden nahmen nun an einer Erkundungs-Odyssee bis in die entlegensten Winkel der Heliosphäre teil. und darüber hinaus.

Durch Fernsteuerungs-Neuprogrammierung – ein technologischer Fortschritt, der beim Start nicht verfügbar war – unter Verwendung des Gravitationsfeldes des Saturn wurde die Voyager 1-Sonde wie eine Schleuder auf einer Flugbahn abgefeuert, die sie weiter in den interstellaren Raum führen würde.

Währenddessen wurde Voyager 2 auf eine neue Flugbahn umgeleitet, die Neptun und Uranus im Visier hat, bevor sie schließlich ihrem Gegenstück aus der Heliosphäre folgen wird. Bis heute ist es das einzige von Menschenhand geschaffene Objekt, das Neptun und Uranus besucht hat.

Nicht schlecht für Vintage-Technologie, die nur 70 Kilobyte Speicher an Bord hat, ein 16-Gigabyte-iPhone 5 hat mehr als 240.000-mal so viel.

Voyager 1 ist jetzt so weit von der Erde entfernt, dass Befehle mehr als 17 Stunden brauchen, um sie zu erreichen. Aber es wird noch eine Weile dauern, bis die Raumsonde auf weitere Planeten trifft.

„Wir werden 40.000 Jahre brauchen, um innerhalb von drei Lichtjahren die nächste Sonne oder den nächsten Stern zu erreichen“, sagt Dodd. "Und das ist eine lange, lange Zeit."


Geschichte des Saturns

Saturn ist mit bloßem Auge gut sichtbar, daher ist es schwer zu sagen, wann der Planet zum ersten Mal entdeckt wurde. Die Römer benannten den Planeten nach Saturnus, dem Gott der Ernte – es ist dasselbe wie der griechische Gott Kronos.

Sie können sich auch diese coolen Teleskope ansehen, mit denen Sie die Schönheit des Planeten Saturn sehen können.

Niemand erkannte, dass der Planet Ringe hatte, bis Galileo 1610 zum ersten Mal sein rudimentäres Teleskop auf den Planeten richtete. Natürlich wusste Galileo nicht, was er sah, und hielt die Ringe für große Monde auf beiden Seiten des Planeten.

Erst Christian Huygens verwendete ein besseres Teleskop, um zu sehen, dass es sich tatsächlich um Ringe handelte. Huygens war auch der Erste, der den größten Saturnmond Titan entdeckte.

Jean-Domanique Cassini entdeckte die Lücke in den Saturnringen, die später als Cassini-Division bezeichnet wurde, und er war der erste, der 4 weitere Saturnmonde sah: Iapetus, Rhea, Tethys und Dione.

Es gab nicht viele weitere bedeutende Entdeckungen über Saturn, bis die Raumsonden in den 70er und 80er Jahren vorbeiflog. Die Pioneer 11 der NASA war die erste Raumsonde, die den Saturn besuchte und sich den Wolkenschichten des Planeten auf 20.000 km näherte. Es folgten Voyager 1 im Jahr 1980 und Voyager 2 im August 1981.

Erst im Juli 2004 erreichte die NASA-Raumsonde Cassini den Saturn und begann mit der detailliertesten Erforschung des Systems. Cassini hat mehrere Vorbeiflüge an vielen Saturnmonden durchgeführt und Tausende von Bildern des Planeten und seiner Monde zurückgeschickt. Es hat 4 Neumonde, einen neuen Ring und flüssige Kohlenwasserstoffmeere auf Titan entdeckt.

Dieser Artikel wurde veröffentlicht, als Cassini die Hälfte seiner Hauptmission beendet hatte, und diskutiert viele der bisher gemachten Entdeckungen, und ein weiterer Artikel, als seine Hauptmission abgeschlossen war.

Dieser Artikel enthält eine Zeitleiste der Saturn-Geschichte und mehr Geschichte von der NASA.

Wir haben zwei Folgen von Astronomy Cast über Saturn aufgenommen. Die erste ist Episode 59: Saturn und die zweite ist Episode 61: Saturns Monde.


1980: Begegnung mit Saturn

Die nächste Station auf der kosmischen Odyssee von Voyager 1 war Saturn und sein Mond- und Ringsystem. Am 12. November 1980 näherte es sich dem Gasriesen am nächsten und erreichte 64.200 Kilometer (40.000 Meilen) von den Wolkenspitzen des Planeten. Es schickte die ersten hochauflösenden Aufnahmen der Saturnringe zurück und entdeckte, dass die gasförmige Atmosphäre des Planeten fast vollständig aus Wasserstoff und Helium bestand, was ihn zum einzigen Planeten machte, der weniger dicht als Wasser ist. Es wurden auch Nahaufnahmen von einigen der vielen Monde des Saturn gemacht.


Wie Voyager-Missionen zu einer großen Tour durch das Sonnensystem wurden

Die Voyager-Missionen wurden vor fast 40 Jahren ins Leben gerufen und begannen als billige Alternative zu der Grand Tour, auf der sie jetzt sind.

Im vergangenen Jahr machte Voyager 1 jedes Mal Schlagzeilen, wenn es so aussah, als ob die 36 Jahre alte Raumsonde in den interstellaren Raum eingedrungen wäre. Aber jede Ankündigung war von Zweifeln übersät, und der interstellare Status von Voyager 1 wurde schnell widerrufen.

Ed Stone, der leitende Wissenschaftler hinter der Voyager-Mission, gab bekannt, dass die Raumsonde tatsächlich durch die unbekannte Umgebung des interstellaren Weltraums fliegt und damit die erste in der Geschichte ist (obwohl sie das Sonnensystem noch nicht verlassen hat).

Diese historische Ankündigung ist mehr als nur eine technologische Errungenschaft. Dass die Raumsonde Voyager so lange gehalten hat und weiterhin wertvolle wissenschaftliche Daten liefert, ist ein unglaublicher Triumph für die Männer und Frauen hinter der Mission. Die Geschichte von Voyager ist eine brillante Illustration dafür, wie ein Team von Wissenschaftlern eine einzelne Mission in ein großes wissenschaftliches Projekt verwandeln kann, das von Technologie durchdrungen ist, um sie weit über ihre beabsichtigte Lebensdauer hinaus zu halten. Und angesichts dieses Erfolgs ist es unglaublich, dass wir nicht mehr Missionen nach dem Voyager-Modell gesehen haben.

Voyager in Kürze

Die Voyager-Mission gehört zu den bekanntesten Planetenmissionen der NASA. Zwei Zwillings-Raumschiffe, Voyager 1 und Voyager 2, wurden im Herbst 1977 gestartet. Beide besuchten Jupiter und dann Saturn, um ihre Hauptmissionen abzuschließen, bevor sie in verschiedene Richtungen abflogen Voyager 1 flog von dem Flugzeug, auf dem alle Planeten umkreisen, nach Norden, während Voyager 2 wurde angewiesen, sowohl Uranus als auch Neptun zu besuchen.

Nach ihren letzten planetarischen Begegnungen in den 1980er Jahren rasten beide Raumschiffe zum Rand unseres Sonnensystems. Und seitdem warten Wissenschaftler sehnsüchtig auf den Moment, in dem die Raumsonden in den interstellaren Raum eintreten würden. Das bedeutet, die Heliosphäre zu verlassen, die Plasmablase unserer Sonne, die das gesamte Sonnensystem umhüllt. Dies ist, was Voyager 1 gerade getan hat.

Voyager 1 sollte nicht die erste interstellare Raumsonde der Geschichte sein, und Voyager 2 wollte nicht alle vier Riesenplaneten besuchen … aber bevor es sich um Doppelplaneten-Missionen handelte, erwartete die NASA, dass ihre Erforschung der äußeren Planeten großartig sein würde Affäre.

An diesen Punkt zu gelangen ist wie die Kirsche auf einem bereits stark bereiften Kuchen. Voyager 1 sollte nicht die erste interstellare Raumsonde der Geschichte sein, und Voyager 2 wollte nicht alle vier Riesenplaneten besuchen. Beide starteten als relativ einfache Doppelplaneten-Vorbeiflüge von Jupiter und Saturn. Aber bevor es sich um Doppelplaneten-Missionen handelte, erwartete die NASA, dass ihre Erforschung der äußeren Planeten eine großartige Angelegenheit werden würde.

Ursprünge der Grand Tour

Die NASA begann 1965 über ihre Zukunft nach Apollo nachzudenken, drei Jahre bevor die erste bemannte Mission des Mondprogramms flog. Es gab eine Reihe möglicher bemannter Missionen am Horizont, die von der Erforschung unserer Nachbarplaneten bis zum Bau einer orbitalen Raumstation reichen. Aber es gab auch einen Schritt, die unbemannte planetarische Erforschung in den Vordergrund zu rücken, und wie diese Missionen aussehen könnten, fiel dem Space Science Board der National Academy of Sciences zu. In einer Sitzung in diesem Sommer bereitete der Vorstand eine Studie vor, in der die NASA aufgefordert wurde, ihren Fokus vom Mond auf die Planeten zu verlagern und dabei Mars und Venus besondere Aufmerksamkeit zu schenken, ohne die äußeren Riesenplaneten zu ignorieren.

Die Studie schlug vor, dass die NASA die äußeren Planeten entweder mit einer Reihe kleiner Aufklärungs-Raumschiffe oder mit einer großen Multiplaneten-Untersuchungsmission erforscht. Letztere Mission war eine attraktive Option. Der Start eines Raumfahrzeugs war nicht nur billiger als der Start einer Reihe kleinerer, das Mehrplanetenprofil nutzte auch eine einmal in 175 Jahren stattfindende Planetenausrichtung, die sich zufällig am Horizont befand, ein günstiges Startfenster für eine Mehrplaneten-Untersuchung von Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto existierten zwischen 1976 und 1980. Aber die Unterstützung für die Multiplaneten-Mission war nicht einstimmig. Viele Wissenschaftler bevorzugten mehrere kleine Missionen, die Redundanz bei der Erforschung der Planeten sowie die Möglichkeit boten, jede Mission auf die Beantwortung einer bestimmten Frage hin zu verfeinern.

Die Wahl zwischen diesen profilierten Missionen fiel der 1969 gegründeten NASA-Arbeitsgruppe Äußere Planeten zu. Die Arbeitsgruppe befürwortete die Vorbeiflug-Mission mit mehreren Planeten, erweiterte sie jedoch von einer auf zwei Missionen, von denen jede drei Planeten besuchte – einen Jupiter-Saturn-Pluto Mission, die 1977 gestartet wurde, und eine Jupiter-Uranus-Neptun-Mission, die 1979 gestartet wurde. Zwei Missionen statt einer könnten alle fünf Planeten in kürzerer Zeit besuchen, was die Technologie vereinfacht. Nachdem Wissenschaftler des Space Science Board diese Entscheidung unterstützt hatten, nahm das NASA-Management diese Grand Tour (GT) in seinen Finanzierungsantrag von 1971 auf.

Der vielleicht größte Champion für die Vorbeiflug-Mission mit mehreren Planeten war das Jet Propulsion Laboratory der NASA. 1967, lange bevor das NASA-Hauptquartier das Projekt offiziell unterzeichnete, begann das JPL, die Idee des GT als JPL-Mission zu fördern. Und die Mission, die sich JPL vorstellte, machte ihrem Namen alle Ehre. Es bestand aus vier Starts: zwei Jupiter-Saturn-Pluto-Missionen 1976 und 1977 und zwei Jupiter-Uranus-Neptun-Missionen 1979.

Das Herzstück aller vier Missionen war ein neues Raumfahrzeug namens TOPS, das vom JPL entwickelt werden sollte. Das Herzstück dieser neuen Raumsonde war ein selbsttestender und reparierender Computer namens STAR. Das JPL argumentierte, dass zwar das langlebigere Raumfahrzeug und der hochentwickelte Computer sowohl die Kosten als auch das Gewicht der Mission erhöhen würden, die Entwicklung dieser neuen Technologien jedoch viele Arbeitsplätze schaffen würde.

Aus Erfahrung schöpfen

Als die GT-Idee Gestalt annahm, wurde eines klar: Eine einzige Raumsonde zu den äußeren Planeten zu schicken, war eine sehr kostspielige Mission. Vier zu schicken war unmöglich. Und die Ära der aufgeblähten Budgets neigte sich dem Ende zu. Als Richard Nixon im Januar 1969 die Präsidentschaft übernahm, brachte er die ohnehin knapper werdenden Mittel der NASA noch schärfere Budgetkürzungen ein. Für Nixon war der Weltraum kein Schlachtfeld des Kalten Krieges mehr, und Apollo, das er als Kennedy-Programm ansah, war es nicht wert, weitergeführt zu werden.

Nixon entschied sich stattdessen für das Space-Shuttle-Programm. Zwischen dem neuen Shuttle und der bestehenden Viking-Mission zur Landung zweier Raumfahrzeuge auf dem Mars war klar, dass Nixon auch eine GT-Mission nicht genehmigen würde.

Da die NASA die Idee nicht auf Eis legen wollte, ging sie zurück ans Reißbrett, um billigere Alternativen in Betracht zu ziehen. Glücklicherweise verfügten die Agentur und das JPL speziell über Erfahrungen mit planetarischen Missionen, aus denen sie mit dem Mariner-Programm schöpfen konnten.

Die Mariner-Missionsserie wurde entwickelt, um die erste US-Raumsonde zu anderen Planeten, insbesondere Mars und Venus, zu bringen. Das Programm erreichte dieses Ziel: Mariner 2 flog 1962 als erstes Raumfahrzeug an der Venus vorbei und Mariner 4 konnte 1965 einen guten Blick auf den Mars werfen. Das Mariner-Programm sah sogar den erfolgreichen Einsatz eines planetarischen Vorbeiflugs, um von einem Planeten zu der nächste. Eine Mission vom Typ Mariner zu Jupiter und Saturn wäre eine weitere doppelte Vorbeiflug-Mission mit vertrauter Technologie. Es sah so aus, als würde die Erforschung der äußeren Planeten stückweise erfolgen, aber zumindest lag es im Budget der NASA.

Der Budgetantrag der NASA von 1973 beinhaltete die Finanzierung eines Paars von Raumfahrzeugen der Mariner-Klasse, des Mariner Jupiter-Saturn-Raumschiffs, das 1977 gestartet werden sollte. Diese Missionen wären Alternativen zum GT auf zwei Planeten. Die Missionen wurden am 18. Mai 1972 unterzeichnet.

Voyager 2, die einzige des Paares auf der richtigen Flugbahn, würde Uranus und schließlich Neptun besuchen können. Es war nicht schnell oder sicher gewesen, aber die Teile der ehemaligen Grand Tour kamen endlich wieder zusammen.

Vom Mariner zum Voyager

Um die Gesamtkosten zu senken, beschloss die NASA, das Design und den Bau der Raumsonde Mariner Jupiter-Saturn dem JPL zu überlassen, anstatt einen externen Auftragnehmer zu beauftragen. Dies hatte den zusätzlichen Effekt, dass JPL-Wissenschaftler und -Ingenieure die Möglichkeit hatten, ihre umfassendere Vision für die GT-Mission zu bewahren. Obwohl es offiziell hieß, dass der Mariner Jupiter-Saturn Uranus und Neptun nur besuchen würde, wenn die Saturn-Begegnungen erfolgreich waren, hatte das JPL-Team die Absicht, ein Raumschiff zu bauen, das lange genug halten würde, um alle riesigen Planeten zu besuchen.

Das Team erkannte von Anfang an das enorme Potenzial der Mission, dass sie eine der wirklich herausragenden, wenn nicht sogar die herausragendste Mission im gesamten planetaren Explorationsprogramm sein könnte. Sie haben sich vorgenommen, dieses Potenzial auszuschöpfen.

Die Mariner Jupiter-Saturn-Mission wurde unter Stone entwickelt, einem Magnetosphärenphysiker vom JPL, der 1970 mit der Arbeit an der GT-Idee begann und 1972 zum leitenden Wissenschaftler der Mission ernannt wurde die Langlebigkeit der Mission, eine Technologie, die auf den Viking-Mars-Orbitern verwendet wurde.

Auf Anordnung der NASA hat die Atomenergiekommission die Plutoniumbatterien, die mit der Raumsonde Mariner Jupiter-Saturn gestartet werden sollen, so aufgerüstet, dass sie mehr als zehn Jahre halten können, und löst das Problem der Energieversorgung der Raumsonde bei der eventuellen Begegnung mit Neptun. Zusätzliche 7 Millionen Dollar für das Programm ermöglichten eine Reihe von wissenschaftlichen und technologischen Verbesserungen, darunter ein umprogrammierbarer Computer ähnlich dem STAR-Konzept, das zusammen mit der TOPS-Sonde eingestellt worden war.

Auch die wissenschaftliche Nutzlast wurde mit Blick auf Langlebigkeit entwickelt. Die NASA organisierte die Missionswissenschaftler in 11 Wissenschaftsteams, die den 11 Untersuchungsbereichen entsprachen: Bildgebung, Radiowissenschaft, Infrarot- und Ultraviolettspektroskopie, Magnetometrie, geladene Teilchen, kosmische Strahlung, Photopolarimetrie, planetare Radioastronomie, Plasma und Feinstaub. Was die spezifischen Ziele anbelangt, waren die physikalischen Eigenschaften der Riesenpflanzen – Oberflächenmerkmale, Rotationsperioden, Energiebilanzen und thermische Regime der Planeten und Monde sowie die Untersuchung elektromagnetischer und Gravitationsfelder im gesamten Sonnensystem – die Hauptanliegen.

Rollen mit den Schlägen

Am 4. März 1977, etwa sechs Monate vor dem Start, wurden die Zwillings-Raumschiffe Mariner Jupiter-Saturn in Voyagers 1 und 2 umbenannt. Voyager 2 startete zuerst am 22. August und Voyager 1 folgte am 5. September.

Es dauerte nicht lange, bis Systeme und Instrumente zu versagen begannen. Bevor sie Jupiter erreichte, blieb die Scanplattform der Voyager 1, die sich um drei Achsen dreht und die Kameras, Spektrometer und Photopolarimeter in die wissenschaftlich interessantesten Richtungen richtet, stecken. Die Scan-Plattform von Voyager 2 staute sich nach der Begegnung mit Saturn in ähnlicher Weise.

Voyager 2 hatte auch erhebliche Probleme damit, dass seine Funksysteme zu Beginn der Mission versagten, aber eine Reihe von Befehlen, die in den umprogrammierbaren Computer hochgeladen wurden, sorgten dafür, dass die Wissenschaftler zumindest minimale Kommunikation mit ihrem Stellvertreter hatten, wenn sie auf Planeten trafen. Und beide Raumschiffe waren von den hohen Strahlungswerten rund um den Jupiter betroffen, die Befehle wurden schwer zu senden und einige Instrumente wurden beschädigt. Aber die ständige Drohung des vollständigen Scheiterns wurde nie erkannt.

Als Voyager 1 1980 den Saturn verließ, war die wissenschaftliche Rückkehr der Mission sehr beeindruckend, und Voyager 2 wurde als so gut erachtet, dass die Mission verlängert wurde. Voyager 2, die einzige des Paares auf der richtigen Flugbahn, würde Uranus und schließlich Neptun besuchen können. Es war nicht schnell oder sicher gewesen, aber die Teile der ehemaligen Grand Tour kamen endlich wieder zusammen.

Voyager 1 ist dabei, das Sonnensystem zu verlassen, nachdem es vor 35 Jahren gestartet wurde und ist damit das am weitesten von der Erde entfernte von Menschenhand geschaffene Objekt und dem Eintritt in den interstellaren Raum sehr nahe [AP]

Der anhaltende Erfolg bei den primären und erweiterten Missionen ist nicht zuletzt auf die kontinuierliche Verbesserung des Wissenschaftsteams bei den Raumfahrzeugen zurückzuführen, die jede Minute weiter von der Erde wegfliegen. Bei der Aufrüstung der Mariner 10-Kamera auf Mercury-Bilder entwickelten die JPL-Ingenieure eine neue elektronische Technik, die das Bildsignal dreimal langsamer ausliest. Sie wandten dieselbe Technik auf die Voyager-Kameras an und fanden heraus, dass sie nicht nur die Datenübertragung vom Saturn erleichterte, sondern ein notwendiges Verfahren für die Bildgebung bei Uranus war.

Die Ingenieure entwickelten auch eine neue Art der Codierung, die eine fehlerfreie Datenübertragung versprach, und diese wurde in Vorbereitung auf die Uranus-Begegnung an Voyager 2 übertragen. Als das Deep Space Network der NASA-Tracking-Stationen nicht in der Lage war, eine konsistente Kommunikation mit der immer weiter entfernten Raumsonde Voyager sicherzustellen, übernahmen die JPL-Ingenieure eine Technik aus der Radioastronomie und stellten zwei Antennen zusammen, um die Signalstärke zu verbessern. Unter den Tracking-Standorten, die sie aufgerüstet hat, hat die NASA die Einrichtungen des Very Large Array Radioteleskops in New Mexico aufgerüstet und es gleichzeitig zum Kommunikationspunkt für die Begegnung von Voyager 2 mit Neptun und zu einer hochmodernen Einrichtung für planetare Radarastronomie gemacht.

Ein unglaublicher Erfolg

Diese ständige Überarbeitung und Aktualisierung ist weiterhin ein wichtiger Teil des Erfolgs von Voyager, ebenso wie die Vertrautheit des Teams mit der Mission. Und in jüngerer Zeit hat der geschickte Einsatz von Instrumenten zur Beantwortung von Fragen, für deren Beantwortung sie nicht entwickelt wurden, es dem Wissenschaftsteam ermöglicht, weiterhin neue Entdeckungen zu machen. Ein typisches Beispiel ist die Ankündigung des interstellaren Status von Voyager 1 . Plasma ist der Schlüsselindikator dafür, dass sich die Raumsonde in einer neuen Region des Weltraums befindet, aber das Plasmamessgerät von Voyager 1 ist vor langer Zeit gescheitert. Also nutzte das Team stattdessen die beiden Antennen, die Magnetfelder messen. Eine Änderung der Richtung des Magnetfelds, so stellten sie fest, war ein Hinweis auf eine Änderung der Plasmaumgebung. Genau dies registrierte Voyager 1 auf dem Weg in den interstellaren Raum.

Es ist unglaublich zu glauben, dass die Voyager-Missionen, die uns auf eine große Tour durch das Sonnensystem führten, als billigere Version der idealen Grand-Tour-Mission ins Leben gerufen wurden. Und die Mission ist noch nicht beendet. Beide Voyager-Raumschiffe sprechen immer noch mit den Instrumenten, die sie haben, mit der Erde, die noch funktionieren, und liefern Informationen über die entlegensten Bereiche des Sonnensystems und des interstellaren Raums.

Aber sie können nicht ewig weitermachen. Ab 2020 muss das Wissenschaftsteam jedes Jahr ein Instrument ausschalten, um Strom zu sparen. Im Jahr 2025, wenn ihr Treibstoff aufgebraucht ist, werden beide Raumschiffe dauerhaft abgeschaltet. Hoffentlich haben wir bis dahin eine neue, langfristige Weltraummission in der Pipeline, auf die wir uns freuen können. Auch wenn es ein kleines ist, das das Potenzial hat, zu etwas viel Größerem heranzuwachsen.

Amy Shira Teitel hat einen akademischen Hintergrund in Wissenschaftsgeschichte und arbeitet heute als freiberufliche Wissenschaftsautorin mit dem Schwerpunkt Raumfahrtgeschichte. Sie unterhält ihren eigenen Blog Vintage Space und schreibt regelmäßig Beiträge zu Discovery News, Scientific American, Motherboard, DVICE.


Saturns Geheimnisse enthüllt: Der 40. Jahrestag des Voyager 1 Flyby

1980 flog Voyager 1 als erst zweite Raumsonde am Planeten Saturn vorbei. Voyager 1 und 2 waren Zwillings-Raumsonden, die 1977 gestartet wurden. Sie wurden für die sogenannte Grand Tour der äußeren Planeten entwickelt. Eine seltene Anordnung von Planeten, die nur alle 175 Jahre auftritt, würde es einer Raumsonde ermöglichen, alle vier äußeren Gasriesen zu besuchen. Sowohl Voyager 1 als auch Voyager 2 würden an Jupiter und Saturn vorbeifliegen. Voyager 2 ging 1986 nach Uranus und 1989 schließlich nach Neptun.

Am 1. September 1979 flog Pioneer 11 als erste Raumsonde am Saturn vorbei. Die Kameras und Instrumente dieser Sonde waren jedoch nicht so ausgereift wie die der Voyager. Es wäre an den Voyager-Sonden, die Majestät des Saturn und seiner Monde wirklich im Detail zu enthüllen. Am 12. November 1980 näherte sich Voyager 1 dem Saturn sehr nahe und kam bis auf 124.000 Kilometer an die Wolkenspitzen des Saturn heran. Die Sonde bestätigte, dass der größte Teil der Atmosphäre des Saturn aus Wasserstoff besteht. Voyager 1 maß die Rotation des Saturn bei 10 Stunden und 39 Minuten. Hunderte von Fotos von Saturn und seinem Ringsystem wurden aufgenommen. Es wurde festgestellt, dass die Ringe fast vollständig aus Wassereis bestehen, mit einer kleinen Menge an felsigem Material.

Falschfarben-Voyager-Bild von Saturn

Voyager 1 untersuchte nicht nur Saturn aus der Nähe, sondern fotografierte und sammelte auch Daten zu den vielen Saturnmonden. Von besonderem Interesse war der größte Mond des Saturn, Titan. Titan ist einzigartig im Sonnensystem, da er der einzige Mond mit einer dicken, substanziellen Atmosphäre ist.Die Atmosphäre von Titan besteht größtenteils aus Stickstoff mit Methan- und Ethanwolken und stickstoffreichem organischem Smog. Um einen nahen Vorbeiflug an Titan zu machen, wäre Voyager 1 nicht in der Lage, Uranus und Neptun zu erreichen. Die Titan-Begegnung wurde von den Missionswissenschaftlern als sehr wichtig angesehen. Wenn Voyager 1 die Titan-Daten nicht erhalten hätte, wäre Voyager 2 zu Titan umgeleitet worden und wäre nicht weiter zu Uranus und Neptun gegangen.

Titan’s Oberfläche von Huygen’s Titan Lander Probe genommen

Nach der erfolgreichen Begegnung mit Saturn und seinem Mond Titan würde Voyager 1 seine Reise in die Heliopause fortsetzen. Die Heliopause ist die theoretische Grenze, an der der Sonnenwind der Sonne durch das interstellare Medium gestoppt wird. Hier reicht die Stärke des Sonnenwinds nicht mehr aus, um die Sternwinde der umgebenden Sterne zurückzudrängen. Am 25. August 2012 überquerte Voyager 1 als erstes Raumfahrzeug die Heliopause und trat in das interstellare Medium ein.

Andere Raumschiffe würden auch Saturn besuchen. Voyager 2 würde im August 1981 vorbeifliegen. Die Raumsonde Cassini ging am 1. Juli 2004 in die Umlaufbahn um Saturn. Cassini sendete weiterhin Bilder und Daten zurück, bis die Mission am 15. September 2017 endete, als die Flugbahn der Sonde sie nahm in die obere Atmosphäre des Saturn, wo er verglühte. Die Raumsonde Cassini lieferte auch die Landersonde Huygens Titan. Huygens war die erste Raumsonde, die am 14. Januar 2005 auf Titan landete und uns erste detaillierte Ansichten der Oberfläche dieses mysteriösen Mondes ermöglichte.

Es war jedoch die Raumsonde Voyager 1 im November 1980, die wirklich den Weg für diese zukünftigen Missionen ebnete, indem sie uns unseren ersten Nahblick auf Saturn, seine Ringe und seine Monde gab. Eine wahre Meilensteinmission in der Weltraumforschung.

Voyager-Bild vom 3. November 1980 von Saturn und zwei seiner Monde: Tethys und Dione

Voyager 1: "Das kleine Raumschiff, das es könnte"

Wissenschaftler mögen den genauen Standort von Voyager 1 bestreiten, aber die Raumsonde bleibt eine der größten Erfolgsgeschichten der NASA. Werfen Sie einen Blick auf einige der erstaunlichen Bilder, die die Sonde ihrem erdgebundenen Publikum geliefert hat.

Jupiter, sein Großer Roter Fleck und drei seiner vier größten Satelliten sind auf diesem Foto zu sehen, das am 5. Februar 1979 von Voyager 1 aufgenommen wurde.

Eine dramatische Ansicht des Großen Roten Flecks des Jupiter und seiner Umgebung erhielt Voyager 1 am 25. Februar 1979.

Dieses Bild von Jupiter wurde aus drei Schwarz-Weiß-Negativen verschiedener Farbfilter zusammengesetzt und zum Farbbild wieder kombiniert.

Voyager 1 hat die ersten Hinweise auf einen Ring um den Planeten Jupiter eingefangen. Die Mehrfachbelichtung des extrem dünnen schwachen Rings erscheint als breites Lichtband, das die Bildmitte durchquert. Die Hintergrundsterne sehen aufgrund der Bewegung des Raumfahrzeugs während der 11-minütigen Belichtung wie gebrochene Haarnadeln aus. Die schwarzen Punkte sind geometrische Kalibrierpunkte in der Kamera.

Dieses Mosaikbild von Jupiters Mond "Io" zeigt eine Vielzahl von Merkmalen, die mit der intensiven vulkanischen Aktivität in Verbindung stehen. Das kreisförmige, donutförmige Merkmal in der Mitte wurde als bekannter ausbrechender Vulkan identifiziert.

Ein weiteres Bild von "Io" zeigt eine aktive Wolke eines Vulkans namens "Loki".

Dieses NASA-Dateibild vom August 1998 zeigt ein Echtfarbenfoto von Saturn, das von der Raumsonde Voyager 2 zusammengebaut wurde.

Ein Mosaikbild der Saturnringe, das am 6. November 1980 von der NASA Voyager 1 aufgenommen wurde, zeigt etwa 95 einzelne konzentrische Merkmale in den Ringen. Früher dachte man, dass die Ringstruktur durch die Gravitationswechselwirkung zwischen den Saturn-Satelliten und der Umlaufbahn von Ringteilchen erzeugt wird, aber jetzt hat sich herausgestellt, dass sie für diese Erklärung allein zu komplex ist.

Dieses Bild von Rhea, dem größten luftlosen Satelliten des Saturn, wurde am 11. November 1980 von der Raumsonde Voyager 1 aufgenommen.

Die mit Kratern versehene Oberfläche von Saturns Mond "Mimas" ist auf diesem Bild zu sehen, das Voyager 1 am 12. November 1980 aufgenommen hat. Einschlagskrater, die durch den Einfall von kosmischen Trümmern entstanden sind, sind gezeigt, der größte hat einen Durchmesser von mehr als 100 Kilometern (62 Meilen) und zeigt ein markanter zentraler Gipfel.

Uranus' äußerster und größter Mond, Oberon, ist auf diesem Voyager 2-Bild zu sehen, das am 22. Januar 1986 aufgenommen wurde.

Dieses Bild der Erde mit dem Namen "Pale Blue Dot" ist Teil des ersten "Porträts" des Sonnensystems, das von Voyager 1 aufgenommen wurde. Die Raumsonde hat insgesamt 60 Bilder für ein Mosaik des Sonnensystems aus einer Entfernung von mehr . aufgenommen als 4 Milliarden Meilen von der Erde entfernt. Die Erde liegt genau im Zentrum eines der Streulichtstrahlen, die das Ergebnis einer so nahen Aufnahme des Bildes an die Sonne sind.

Dieses Bild von Jupiters Mond "Callisto" wurde aus einer Entfernung von 350.000 Kilometern aufgenommen. Es wird angenommen, dass das große "Bull's-Eye" am oberen Rand des Bildes ein Einschlagbecken ist, das zu Beginn der Geschichte von Callisto gebildet wurde. Das helle Zentrum des Beckens hat einen Durchmesser von etwa 600 Kilometern und der äußere Ring einen Durchmesser von etwa 2.600 Kilometern.

An der Raumsonde Voyager 1 war vor dem Start eine goldene Schallplatte in der Hülle angebracht. Die Platte mit dem Titel "The Sounds Of Earth" enthält eine Auswahl von Aufnahmen von Leben und Kultur auf der Erde. Das Cover enthält auch Anweisungen für Außerirdische, die die Platte abspielen möchten.

  • Voyager 1 wurde 1977 gestartet und war Teil einer Doppel-Raumschiff-Mission auf einer Multi-Planeten-Tour
  • Eine seltene planetarische Ausrichtung ließ die Mission an Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun vorbeireisen
  • Die beiden Voyagers haben beispiellose Einblicke in unser Sonnensystem gewährt
  • Die NASA gab bekannt, dass Voyager 1 letztes Jahr die Heliosphäre verlassen hat, aber einige bestreiten dies

The Art of Movement ist eine monatliche Show, die die bedeutendsten Innovationen in Wissenschaft und Technologie hervorhebt, die unsere moderne Welt mitgestalten.

(CNN) -- Die Raumsonde Voyager 1 rast über die Milchstraße wie ein ewiger Entdecker -- die Raumsonde Voyager 1 enthüllt weiterhin nonchalant die Geheimnisse des Sonnensystems einem gefesselten erdgebundenen Publikum.

Aktive Vulkane, Methanregen, eisige Geysire und komplizierte Details über die Saturnringe – die Liste der der Mission zugeschriebenen Enthüllungen liest sich wie ein fantastischer Science-Fiction-Roman, hat aber die planetarische Astronomie revolutioniert.

37 Jahre nach dem Start ist Voyager 1 immer noch in den Weiten des Weltraums unterwegs und überträgt regelmäßig neue Daten nach Hause. Aber im Jahr 2013 machte die NASA die bahnbrechende Ankündigung, dass Voyager 1 die Heliosphäre verlassen hatte – eine magnetische Grenz-„Blase“, wenn man so will, mit der Wissenschaftler die Trennung unseres Sonnensystems vom Rest der Galaxie erklären.

„Das bedeutet, dass Voyager außerhalb der Blase unserer Sonne gereist ist“, erklärt Voyager-Projektmanagerin Suzy Dodd. "Die Daten, die uns Voyager 1 jetzt sendet, sind Daten von anderen Sternen und von Supernova-Eruptionen und die Überreste von Sternen, die im Laufe der Geschichte explodiert sind."

Es ist eine unglaubliche Leistung für eine Sonde, die für eine anfängliche fünfjährige Mission gebaut wurde. Doch nun, nicht zum ersten Mal seit der außergewöhnlichen Aussage, werden Zweifel geäußert, ob das Schiff tatsächlich die historische Überfahrt geschafft hat.

Während die Messungen es der NASA ermöglichten, zuversichtlich genug zu sein, um zu bestätigen, dass Voyager 1 den interstellaren Raum betreten hatte, bleiben zwei Wissenschaftler der University of Michigan, die an den Voyager-Missionen gearbeitet haben, skeptisch.

Die Mondlandung noch einmal erleben Sonneneruptionen von der Kamera eingefangen Schwerelosigkeitstraining mit der NASA Manövrieren des Curiosity Rovers der NASA

„Diese Kontroverse wird so lange andauern, bis sie durch Messungen gelöst ist“, sagte George Gloeckler, Professor für Atmosphären-, Ozean- und Weltraumwissenschaften an der University of Michigan und Hauptautor einer neuen Studie, in einer Pressemitteilung der American Geophysical Union.

Zu diesem Zweck sagen Gloeckler und Len Fisk, Professor an der University of Michigan und Co-Autor der Studie, voraus, dass die Sonde, wenn die Voyager die Schwelle in den interstellaren Raum überschreitet, eine Umkehr des Magnetfelds erkennen wird, die an die Wissenschaftler weitergeleitet wird Erde, die endgültig den Standort des Raumfahrzeugs bestimmt. Sie erwarten, dass diese Magnetfeldverschiebung in den nächsten zwei Jahren auftritt, und wenn dies nicht der Fall ist, würde dies bestätigen, dass Voyager 1 die Heliosphäre bereits verlassen hat.

Aber obwohl wir den genauen Standort von Voyager 1 vielleicht nicht kennen, wissen wir, dass es sich um eines der erfolgreichsten Raumschiffe aller Zeiten handelt.

"Das kleine Raumschiff, das könnte"'

Die im Sommer 1977 einzeln gestartete Voyager war eine von der NASA entwickelte Primärmission mit zwei Raumfahrzeugen zur Erforschung von Jupiter und Saturn und ihren größeren Monden.

Nach erfolgreichem Abschluss der Hauptziele der Voyager-Mission bot eine seltene planetarische Ausrichtung den beiden Raumschiffen bemerkenswerte Möglichkeiten, die Weltraumforschung fortzusetzen.

„Voyager nutzte die Ausrichtung der äußeren Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, um in einem Zeitraum von 12 Jahren an allen vier dieser Planeten vorbeizukommen. Diese Ausrichtung der Planeten findet nur alle 176 Jahre statt.“ sagt Dodd, der Voyager 1 als "das kleine Raumschiff, das es könnte" bezeichnet hat.

1980 wurde die Voyager-Mission offiziell verlängert und in Interstellar-Mission umbenannt. Die Sonden nahmen nun an einer Erkundungs-Odyssee bis in die entlegensten Winkel der Heliosphäre teil. und darüber hinaus.

Durch Fernsteuerungs-Neuprogrammierung – ein technologischer Fortschritt, der beim Start nicht verfügbar war – unter Verwendung des Gravitationsfeldes des Saturn wurde die Voyager 1-Sonde wie eine Schleuder auf einer Flugbahn abgefeuert, die sie weiter in den interstellaren Raum führen würde.

Währenddessen wurde Voyager 2 auf eine neue Flugbahn umgeleitet, die Neptun und Uranus im Visier hat, bevor sie schließlich ihrem Gegenstück aus der Heliosphäre folgen wird. Bis heute ist es das einzige von Menschenhand geschaffene Objekt, das Neptun und Uranus besucht hat.

Nicht schlecht für Vintage-Technologie, die nur 70 Kilobyte Speicher an Bord hat, ein 16-Gigabyte-iPhone 5 hat mehr als 240.000-mal so viel.

Voyager 1 ist jetzt so weit von der Erde entfernt, dass Befehle mehr als 17 Stunden brauchen, um sie zu erreichen. Aber es wird noch eine Weile dauern, bis die Raumsonde auf weitere Planeten trifft.

„Wir werden 40.000 Jahre brauchen, um innerhalb von drei Lichtjahren die nächste Sonne oder den nächsten Stern zu erreichen“, sagt Dodd. "Und das ist eine lange, lange Zeit."


Voyager 1 erforscht Saturn - GESCHICHTE

Die Begegnungen von Voyager 1 und 2 mit Saturn fanden im Abstand von neun Monaten im November 1980 und August 1981 statt. Voyager 1 verlässt das Sonnensystem. Voyager 2 beendete seine Begegnung mit Uranus im Januar 1986 und mit Neptun im August 1989 und ist nun ebenfalls auf dem Weg aus dem Sonnensystem.

Die beiden Saturn-Begegnungen haben unser Wissen erweitert und unser Verständnis von Saturn verändert. Die ausgedehnten Beobachtungen aus nächster Nähe lieferten hochaufgelöste Daten, die sich weit von den Bildern unterscheiden, die während Jahrhunderten erdbasierter Studien zusammengetragen wurden.

Hier ist eine Zusammenfassung der wissenschaftlichen Erkenntnisse der beiden Voyagers auf dem Saturn.

Die Atmosphäre des Saturn besteht fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium. Voyager 1 fand heraus, dass etwa 7 Prozent des Volumens der oberen Atmosphäre des Saturn aus Helium besteht (verglichen mit 11 Prozent der Atmosphäre des Jupiter), während der Rest fast vollständig aus Wasserstoff besteht. Da erwartet wurde, dass die innere Heliummenge von Saturn die gleiche wie die von Jupiter und der Sonne ist, könnte die geringere Heliummenge in der oberen Atmosphäre darauf hindeuten, dass das schwerere Helium langsam durch den Wasserstoff des Saturn absinkt, was die überschüssige Wärme erklären könnte, die Saturn über Energie abstrahlt es empfängt von der Sonne. (Saturn ist der einzige Planet, der weniger dicht als Wasser ist. Für den unwahrscheinlichen Fall, dass ein See gefunden werden könnte, der groß genug ist, würde Saturn darin schwimmen.)

Gedämpfte Kontraste und Farbunterschiede auf Saturn könnten das Ergebnis einer stärker horizontalen Mischung oder einer geringeren Produktion lokalisierter Farben sein als in der Atmosphäre des Jupiter. Während Voyager 1 nur wenige Markierungen sah, sahen die empfindlicheren Kameras von Voyager 2 viele: langlebige Ovale, geneigte Merkmale in Ost-West-Scherzonen und andere, die dem Jupiter ähnlich, aber im Allgemeinen kleiner sind.

Im Saturn wehen Winde mit hoher Geschwindigkeit. In Äquatornähe maßen die Voyagers Windgeschwindigkeiten von etwa 500 Metern pro Sekunde (1.100 Meilen pro Stunde). Der Wind weht hauptsächlich aus östlicher Richtung. Die stärksten Winde sind in der Nähe des Äquators zu finden, und die Geschwindigkeit nimmt in höheren Breiten gleichmäßig ab. Bei Breitengraden über 35° wechseln sich die Winde mit zunehmendem Breitengrad aus Ost und West ab. Die ausgeprägte Dominanz ostwärts gerichteter Jetstreams weist darauf hin, dass die Winde nicht auf die Wolkenschicht beschränkt sind, sondern sich mindestens 2.000 Kilometer (1.200 Meilen) nach innen erstrecken müssen. Darüber hinaus zeigen Messungen von Voyager 2 eine auffallende Nord-Süd-Symmetrie, die einige Wissenschaftler vermuten lässt, dass sich die Winde von Nord nach Süd durch das Innere des Planeten erstrecken könnten.

Während sich Voyager 2 hinter Saturn befand, durchdrang sein Funkstrahl die obere Atmosphäre und maß Temperatur und Dichte. Mindesttemperaturen von 82 Kelvin (-312 ° F) wurden auf dem Niveau von 70 Millibar gefunden (der Oberflächendruck auf der Erde beträgt 1.000 Millibar). Die Temperatur stieg auf 143 Kelvin (-202 °F) auf den tiefsten untersuchten Niveaus - etwa 1.200 Millibar. In der Nähe des Nordpols waren die Temperaturen bei 100 Millibar um etwa 10°C (18°F) kälter als in den mittleren Breiten. Der Unterschied kann saisonal sein.

Die Voyagers fanden Aurora-ähnliche ultraviolette Emissionen von Wasserstoff in mittleren Breiten in der Atmosphäre und Polarlichter in polaren Breiten (über 65/176). Die hohe Polarlichtaktivität kann zur Bildung komplexer Kohlenwasserstoffmoleküle führen, die in Richtung Äquator getragen werden. Die Polarlichter der mittleren Breiten, die nur in sonnenbeschienenen Regionen vorkommen, bleiben ein Rätsel, da der Beschuss mit Elektronen und Ionen, von denen bekannt ist, dass sie auf der Erde Polarlichter verursachen, hauptsächlich in hohen Breiten stattfindet.

Beide Voyagers maßen die Rotation des Saturn (die Länge eines Tages) bei 10 Stunden, 39 Minuten, 24 Sekunden.

Die vielleicht größten Überraschungen und verwirrendsten Rätsel, die die beiden Voyagers gefunden haben, liegen in den Ringen.

Voyager 1 fand viel Struktur in den klassischen A-, B- und C-Ringen. Einige Wissenschaftler vermuten, dass die Struktur unaufgelöste Ringellocken und Lücken sein könnte. Fotos von Voyager 1 hatten eine niedrigere Auflösung als die von Voyager 2, und Wissenschaftler glaubten zunächst, dass die Lücken durch winzige Satelliten entstehen könnten, die innerhalb der Ringe kreisen und Teilchenbänder ausfegen. Eine solche Lücke wurde am inneren Rand der Cassini-Division entdeckt.

Voyager 2-Messungen vorausgesetzt, dass die Datenwissenschaftler die Struktur verstehen müssen. Hochauflösende Fotos vom inneren Rand der Cassini-Division zeigten keine Anzeichen von Satelliten, die größer als fünf bis neun Kilometer waren. In anderen Ringlücken wurden keine systematischen Recherchen durchgeführt.

Das Photopolarimeter von Voyager 2 sorgte für weitere Überraschungen. Das Instrument maß die Veränderungen des Sternenlichts von Delta Scorpii, als Voyager 2 über die Ringe flog und das Licht durch sie hindurchdrang. Das Photopolarimeter konnte Strukturen kleiner als 300 Meter (1.000 Fuß) auflösen.

Das Sternenbedeckungsexperiment zeigte, dass in den Ringen nur wenige klare Lücken existieren. Die Struktur im B-Ring scheint stattdessen Variationen von Dichtewellen oder anderen stationären Wellenformen zu sein. Dichtewellen werden durch die Gravitationswirkung der Saturn-Satelliten gebildet. (Die Resonanzpunkte sind Orte, an denen ein Teilchen den Saturn in der Hälfte oder einem Drittel der Zeit umkreisen würde, die ein Satellit wie Mimas benötigt.) Zum Beispiel am 2:1-Resonanzpunkt mit Janus (1980S1) eine Reihe der sich nach außen ausbreitenden Dichtewellen hat etwa 60 Gramm Material pro Quadratzentimeter Ringfläche, und die Geschwindigkeit der Teilchen relativ zueinander beträgt etwa einen Millimeter pro Sekunde. Die kleinräumige Struktur der Ringe kann daher vorübergehend sein, obwohl größere Merkmale, wie die Cassini- und Encke-Divisionen, dauerhafter erscheinen.

Die Ränder der Ringe, an denen die wenigen Lücken bestehen, sind so scharf, dass der Ring dort weniger als etwa 200 Meter (650 Fuß) dick sein muss und nur 10 Meter (33 Fuß) dick sein darf.

In fast allen Fällen, in denen deutliche Lücken in den Ringen auftreten, werden exzentrische Ringellocken gefunden. Alle zeigen Helligkeitsschwankungen. Einige Unterschiede sind auf das Vorhandensein von Klumpen oder Knicken zurückzuführen, andere auf das fast vollständige Fehlen von Material. Einige Wissenschaftler glauben, dass die einzig plausible Erklärung für die klaren Regionen und verworrenen Ringellocken die Anwesenheit von nahegelegenen unentdeckten Satelliten ist.

Zwei separate, diskontinuierliche Ringellocken wurden in der A-Ring-Lücke gefunden, die als Encke's Gap bekannt ist, etwa 73.000 Kilometer (45.000 Meilen) von den Wolkenspitzen des Saturn entfernt. Bei hoher Auflösung weist mindestens eines der Ringellocken mehrere Stränge auf.

Der F-Ring des Saturn wurde 1979 von Pioneer 11 entdeckt. Fotos des F-Rings, die von Voyager 1 aufgenommen wurden, zeigten drei separate Stränge, die verdreht oder geflochten erscheinen. Bei höherer Auflösung fand Voyager 2 fünf separate Stränge in einer Region, die kein sichtbares Geflecht aufwies, und zeigte überraschenderweise nur eine kleine Region, in der der F-Ring verdreht zu sein schien. Das Photopolarimeter fand, dass der hellste der F-Ring-Stränge in mindestens 10 Stränge unterteilt war. Es wird angenommen, dass die Drehungen auf Gravitationsstörungen zurückzuführen sind, die von einem von zwei Hirtensatelliten, Prometheus (1980S27), verursacht wurden. Klumpen im F-Ring erscheinen alle 9.000 Kilometer (5.600 Meilen) gleichmäßig um den Ring verteilt, ein Abstand, der fast mit der relativen Bewegung der F-Ring-Teilchen und des inneren Hirtensatelliten in einer Umlaufperiode übereinstimmt. In Analogie dazu könnten ähnliche Mechanismen für die verworrenen Ringellocken funktionieren, die in der Encke-Lücke existieren.

Die im B-Ring gefundenen Speichen erscheinen nur in radialen Entfernungen zwischen 43.000 Kilometern (27.000 Meilen) und 57.000 Kilometern (35.000 Meilen) über den Saturnwolken. Einige Speichen, von denen man annimmt, dass sie erst kürzlich entstanden sind, sind schmal und haben eine radiale Ausrichtung und scheinen in 10 Stunden 39,4 Minuten mit dem Magnetfeld des Saturn zu korotieren. Die breiteren, weniger radialen Speichen scheinen sich früher als die schmalen Exemplare gebildet zu haben und scheinen Keplerschen Bahnen zu folgen. Einzelne Gebiete rotieren mit Geschwindigkeiten, die durch die Entfernungen vom Zentrum des Planeten bestimmt werden. In einigen Fällen glauben Wissenschaftler, Beweise dafür zu sehen, dass neue Speichen über ältere gedruckt werden. Ihre Entstehung ist nicht auf Regionen in der Nähe des Planetenschattens beschränkt, sondern scheint einen bestimmten saturnischen Längengrad zu bevorzugen. Als sich beide Raumschiffe dem Saturn näherten, erschienen die Speichen dunkel vor einem hellen Ringhintergrund. Als die Voyagers abflogen, erschienen die Speichen heller als die umgebenden Ringbereiche, was darauf hindeutet, dass das Material reflektiertes Sonnenlicht effizienter nach vorne streut, eine Eigenschaft, die für feine, staubgroße Partikel charakteristisch ist. Speichen sind auch bei hohen Phasenwinkeln im vom Saturn reflektierten Licht auf der unbeleuchteten Unterseite der Ringe sichtbar.

Eine weitere Herausforderung für Wissenschaftler beim Verständnis der Ringe besteht darin, dass nicht einmal allgemeine Dimensionen an allen Positionen um den Saturn stimmen: Der Abstand des äußeren Randes des B-Rings, nahe einer 2:1-Resonanz mit Mimas, variiert um mindestens 140 Kilometer (90 Meilen) und wahrscheinlich um bis zu 200 Kilometer (120 Meilen). Außerdem folgt die elliptische Form des äußeren Randes keiner Keplerschen Umlaufbahn, da sich Saturn im Zentrum der Ellipse und nicht in einem Brennpunkt befindet. Die Gravitationseffekte von Mimas sind höchstwahrscheinlich für die elliptische Form sowie für die variable Breite des Huygens Gap zwischen dem B-Ring und der Cassini-Division verantwortlich.

Titan ist der größte der Saturn-Satelliten. Er ist der zweitgrößte Satellit im Sonnensystem und der einzige, von dem eine dichte Atmosphäre bekannt ist.

Aus irdischer Sicht ist es vielleicht der interessanteste Körper im Sonnensystem. Seit fast zwei Jahrzehnten suchen Weltraumforscher nach Hinweisen auf die Urerde. Die Chemie in der Atmosphäre von Titan könnte derjenigen ähnlich sein, die sich vor mehreren Milliarden Jahren in der Erdatmosphäre ereignete.

Wegen seiner dicken, undurchsichtigen Atmosphäre glaubten Astronomen, dass Titan der größte Satellit im Sonnensystem war. Ihre Messungen beschränkten sich notwendigerweise auf die Wolkenobergrenzen. Die Annäherung von Voyager 1 und die diametrale Funkokkultation zeigen, dass der Oberflächendurchmesser von Titan nur 5.150 Kilometer (3.200 Meilen) beträgt – etwas kleiner als Ganymed, der größte Satellit des Jupiter. Beide sind größer als Merkur. Die Dichte von Titan scheint etwa doppelt so groß zu sein wie die von Wassereis, es kann aus fast gleichen Mengen Gestein und Eis bestehen.

Die Oberfläche von Titan ist auf keinem Voyager-Foto zu sehen, sie ist von einem dichten, photochemischen Dunst verdeckt, dessen Hauptschicht sich etwa 300 Kilometer über der Oberfläche von Titan befindet. Über der opaken Trübungsschicht sind mehrere deutliche, abgelöste Trübungsschichten zu sehen. Die Dunstschichten verschmelzen mit der Hauptschicht über dem Nordpol von Titan und bilden etwas, was die Wissenschaftler zunächst für eine dunkle Haube hielten. Unter den besseren Sichtbedingungen von Voyager 2 wurde festgestellt, dass die Haube ein dunkler Ring um den Mast ist. Die Südhalbkugel ist etwas heller als die Nordhalbkugel, möglicherweise das Ergebnis saisonaler Effekte. Als die Voyagers vorbeiflogen, entsprach die Saison auf Titan Mitte April und Anfang Mai auf der Erde oder dem frühen Frühling auf der nördlichen Hemisphäre und dem frühen Herbst im Süden.

Der atmosphärische Druck in der Nähe der Titanoberfläche beträgt etwa 1,6 Bar, 60 Prozent höher als der der Erde. Die Atmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff, der auch der Hauptbestandteil der Erdatmosphäre ist.

Die Oberflächentemperatur scheint etwa 95 Kelvin (-289 ° F) zu betragen, nur 4 Kelvin über der Tripelpunkttemperatur von Methan. Methan scheint jedoch in der Nähe von Titans Oberflächenflüssen unter seinem Sättigungsdruck zu sein, und Methanseen existieren wahrscheinlich nicht, trotz der verlockenden Analogie zum Wasser auf der Erde. Andererseits glauben Wissenschaftler, dass es Ethanseen gibt und Methan wahrscheinlich im Ethan gelöst ist. Titans Methan wird durch fortgesetzte Photochemie in Ethan, Acetylen, Ethylen und (bei Kombination mit Stickstoff) Blausäure umgewandelt. Letzteres ist ein besonders wichtiges Molekül, es ist ein Baustein von Aminosäuren. Die niedrige Temperatur von Titan hemmt zweifellos eine komplexere organische Chemie.

Titan hat kein intrinsisches Magnetfeld, daher hat es keinen elektrisch leitenden und konvektiven Flüssigkeitskern. Seine Wechselwirkung mit der Magnetosphäre des Saturn erzeugt eine magnetische Spur hinter Titan. Der große Satellit dient auch als Quelle für neutrale und geladene Wasserstoffatome in der Magnetosphäre des Saturn.

Vor der ersten Begegnung mit der Voyager glaubten Astronomen, Saturn habe 11 Satelliten. Jetzt wissen sie, dass es mindestens 17 und möglicherweise mehr hat. Drei der 17 wurden von Voyager 1 entdeckt. Drei weitere mögliche Satelliten wurden seit der Begegnung mit Voyager 2 in Bilddaten identifiziert. (Drei weitere wurden bei bodengestützten Beobachtungen entdeckt.)

Der innerste Satellit, Atlas, kreist nahe dem äußeren Rand des A-Rings und ist etwa 40 mal 20 Kilometer (25 mal 15 Meilen) groß. Es wurde in Bildern von Voyager 1 entdeckt.

Der nächste Satellit nach außen, Prometheus, hütet den inneren Rand des F-Rings und ist etwa 140 mal 100 mal 80 Kilometer groß. Als nächstes kommt Pandora, der äußere Hirte des F-Rings und ist 110 mal 90 mal 80 Kilometer groß. Beide Hirten wurden von Voyager 1 gefunden.

Als nächstes folgen Epimetheus und Janus, die ungefähr dieselbe Umlaufbahn teilen – 91.000 Kilometer (56.600 Meilen) über den Wolken. Wenn sie sich nähern, tauschen die Satelliten ihre Umlaufbahnen aus (der äußere ist etwa 50 Kilometer oder 30 Meilen weiter vom Saturn entfernt als der innere). Janus ist 220 mal 200 mal 160 Kilometer (140 mal 125 mal 100 Meilen) groß und Epimetheus ist 140 mal 120 mal 100 Kilometer (90 mal 70 mal 50 Meilen) groß. Beide wurden von bodengestützten Beobachtern entdeckt.

Ein neuer Satellit, Helene, teilt sich die Umlaufbahn von Dione, etwa 60 ° vor seinem größeren Begleiter, und wird als Dione-Trojaner bezeichnet. Es ist ungefähr 36 mal 32 mal 30 Kilometer lang (22 mal 20 mal 19 Meilen). Helene wurde in bodengestützten Fotografien entdeckt.

Zwei weitere Satelliten werden Tethys-Trojaner genannt, weil sie Saturn in derselben Umlaufbahn wie Tethys umkreisen, etwa 60 ° vor und hinter diesem Körper. Dies sind Telesto (der führende Trojaner) und Calypso (der nachfolgende Trojaner). Beide wurden 1981 bei bodengestützten Beobachtungen aus dem Jahr 1980 gefunden. Telesto ist 34 mal 28 mal 26 Kilometer (21 mal 17 mal 16 Meilen) und Calypso ist 34 mal 22 mal 22 Kilometer (21 mal 14 mal 14 Meilen) groß.

Es gibt drei unbestätigte Satelliten. Einer umkreist Saturn in der Bahn von Dione, ein zweiter befindet sich zwischen den Bahnen von Tethys und Dione und der dritte zwischen Dione und Rhea. Alle drei wurden auf Voyager-Fotos gefunden, aber nicht durch mehr als eine Sichtung bestätigt.

Mimas, Enceladus, Tethys, Dione und Rhea sind ungefähr kugelförmig und scheinen hauptsächlich aus Wassereis zu bestehen. Enceladus reflektiert fast 100 Prozent des auftreffenden Sonnenlichts. Alle fünf Satelliten repräsentieren einen Größenbereich, der zuvor nicht erforscht wurde.

Mimas, Tethys, Dione und Rhea sind alle mit Kratern bedeckt Enceladus scheint die bei weitem aktivste Oberfläche aller Satelliten im System zu haben (mit Ausnahme von Titan, dessen Oberfläche nicht fotografiert wurde). Auf Enceladus wurden mindestens fünf Geländetypen identifiziert. Obwohl auf Teilen seiner Oberfläche Krater zu sehen sind, bedeutet das Fehlen von Kratern in anderen Gebieten ein Alter von weniger als einigen hundert Millionen Jahren für die jüngsten Regionen. Es scheint wahrscheinlich, dass sich Teile der Oberfläche immer noch verändern, da einige Gebiete von zerklüfteten Ebenen bedeckt sind, ohne dass es bis zur Auflösungsgrenze der Kameras von Voyager 2 (2 Kilometer oder 1,2 Meilen) Anzeichen für eine Kraterbildung gibt. Ein Muster linearer Verwerfungen durchzieht andere Gebiete. Es ist unwahrscheinlich, dass ein so kleiner Satellit wie Enceladus über genügend radioaktives Material verfügt, um die Modifikation zu erzeugen. Eine wahrscheinlichere Quelle der Erwärmung scheint die Gezeitenwechselwirkung mit Saturn zu sein, die durch Störungen in der Umlaufbahn von Enceladus durch Dione (wie Jupiters Satellit Io) verursacht wird. Theorien der Gezeitenerwärmung sagen nicht voraus, dass genug Energie erzeugt wird, um die gesamte Erwärmung zu erklären, die aufgetreten sein muss. Da es so viel Sonnenlicht reflektiert, beträgt die aktuelle Oberflächentemperatur von Enceladus nur 72 Kelvin (-330 °F).

Fotos von Mimas zeigen einen riesigen Einschlagskrater. Der Krater namens Herschel ist 130 Kilometer breit, ein Drittel des Durchmessers von Mimas. Herschel ist 10 Kilometer tief und hat einen zentralen Berg, der fast so hoch ist wie der Mount Everest auf der Erde.

Fotos von Tethys, die von Voyager 2 aufgenommen wurden, zeigen einen noch größeren Einschlagskrater namens Odysseus, der fast ein Drittel des Durchmessers von Tethys und größer als Mimas ist. Im Gegensatz zu Mimas' Herschel kehrte der Boden von Odysseus in etwa die ursprüngliche Form der Oberfläche zurück, wahrscheinlich aufgrund der größeren Schwerkraft von Tethys und der relativen Fließfähigkeit von Wassereis. Ein riesiger Bruch bedeckt drei Viertel des Umfangs von Tethys. Der Riss hat ungefähr die Größe, die Wissenschaftler vorhersagen würden, wenn Tethys einmal flüssig wäre und seine Kruste vor dem Inneren gehärtet wäre, obwohl die Ausdehnung des Inneren aufgrund des Gefrierens nicht zu erwarten wäre, dass es nur einen großen Riss verursacht. Der Canyon wurde Ithaca Chasma genannt. Die Oberflächentemperatur von Tethys beträgt 86 Kelvin (-305°F).

Hyperion zeigt keine Anzeichen einer inneren Aktivität. Seine unregelmäßige Form verursacht ein ungewöhnliches Phänomen: Jedes Mal, wenn Hyperion Titan passiert, zieht die Schwerkraft des größeren Satelliten Hyperion an und er taumelt unregelmäßig und ändert seine Ausrichtung. Die unregelmäßige Form von Hyperion und Hinweise auf Meteoritenbeschuss lassen es als die älteste Oberfläche des Saturnsystems erscheinen.

Es ist seit langem bekannt, dass Iapetus große Unterschiede in der Oberflächenhelligkeit aufweist. Die Helligkeit des Oberflächenmaterials auf der Hinterseite wurde mit 50 Prozent gemessen, während das Material auf der Vorderseite nur 5 Prozent des Sonnenlichts reflektiert. Das meiste dunkle Material ist in einem Muster direkt auf der vorderen Oberfläche verteilt, was zu der Vermutung führt, dass dunkles Material in der Umlaufbahn um Saturn von Iapetus mitgerissen wurde. Die hintere Seite von Iapetus weist jedoch Krater mit dunklem Boden auf. Das bedeutet, dass das dunkle Material aus dem Inneren des Satelliten stammt. Es ist möglich, dass das dunkle Material auf der führenden Hemisphäre durch Ablation (Erosion) einer dünnen, darüberliegenden hellen Oberflächenbeschichtung freigelegt wurde.

Voyager 2 fotografierte Phoebe, nachdem sie Saturn passiert hatte. Phoebe umkreist Saturn in einer retrograden Richtung (entgegen der Richtung der Umlaufbahnen der anderen Satelliten) in einer Ebene, die viel näher an der Ekliptik liegt als an der Äquatorebene des Saturn. Voyager 2 fand heraus, dass Phoebe eine ungefähr runde Form hat und etwa 6 Prozent des Sonnenlichts reflektiert. Es ist auch ziemlich rot. Phoebe dreht sich etwa alle neun Stunden um ihre eigene Achse. Daher zeigt er im Gegensatz zu den anderen Saturn-Satelliten (außer Hyperion) dem Planeten nicht immer das gleiche Gesicht. Wenn, wie Wissenschaftler glauben, Phoebe ein eingefangener Asteroid ist, dessen Zusammensetzung seit seiner Entstehung im äußeren Sonnensystem unverändert ist, ist es das erste solche Objekt, das aus nächster Nähe fotografiert wurde, um Form und Oberflächenhelligkeit zu zeigen.

Sowohl Dione als auch Rhea haben helle, dünne Streifen, die sich von einer bereits hellen Oberfläche abheben. Die Schlieren sind wahrscheinlich das Ergebnis von Eis, das sich aus dem Inneren entlang von Brüchen in der Kruste entwickelt hat.

Die Größe der Magnetosphäre des Saturn wird durch den äußeren Druck des Sonnenwinds bestimmt. Als Voyager 2 in die Magnetosphäre eindrang, war der Sonnenwinddruck hoch und die Magnetosphäre erstreckte sich nur 19 Saturnradien (1,1 Millionen Kilometer oder 712.000 Meilen) in Richtung der Sonne. Einige Stunden später jedoch ließ der Sonnenwinddruck nach, und die Magnetosphäre des Saturn blähte sich über einen Zeitraum von sechs Stunden nach außen auf. Es blieb anscheinend mindestens drei Tage lang aufgeblasen, da es 70 Prozent größer war, als Voyager 2 die magnetische Grenze auf dem Hinflug überquerte.

Im Gegensatz zu allen anderen Planeten, deren Magnetfelder gemessen wurden, ist das Feld des Saturn um weniger als ein Grad relativ zu den Rotationspolen gekippt. Diese seltene Ausrichtung wurde erstmals 1979 von Pioneer 11 gemessen und später von Voyagers 1 und 2 bestätigt.

Innerhalb der Magnetosphäre des Saturn wurden mehrere unterschiedliche Regionen identifiziert. Innerhalb von etwa 400.000 Kilometern (250.000 Meilen) befindet sich ein Torus aus H+- und O+-Ionen, der wahrscheinlich von Wassereis stammt, das von den Oberflächen von Dione und Tethys gesputtert wurde. (Die Ionen sind positiv geladene Wasserstoff- und Sauerstoffatome, die ein Elektron verloren haben.) Starke Plasmawellenemissionen scheinen mit dem inneren Torus verbunden zu sein.

An den äußeren Bereichen des inneren Torus wurden einige Ionen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. In Bezug auf die Temperaturen entsprechen solche Geschwindigkeiten 400 Millionen bis 500 Millionen Kelvin (700 bis 900 Millionen Grad F).

Außerhalb des inneren Torus befindet sich eine dicke Plasmaschicht, die sich über etwa 1 Million Kilometer (620.000 Meilen) erstreckt. Die Materialquelle in der äußeren Plasmaschicht ist wahrscheinlich die Ionosphäre des Saturn, die Atmosphäre von Titan und der neutrale Wasserstofftorus, der Titan zwischen 500.000 Kilometer (300.000 Meilen) und 1,5 Millionen Kilometer (1 Million Meilen) umgibt.

Die Funkemissionen von Saturn hatten sich zwischen den Begegnungen von Voyager 1 und 2 verändert. Voyager 2 entdeckte Jupiters Magnetschweif, als sich die Raumsonde im Winter und Frühjahr 1981 dem Saturn näherte Die kilometerweiten Funkemissionen des Ringplaneten waren nicht nachweisbar.

Während Teilen der Saturn-Begegnung von Voyager 2 wurden erneut keine kilometerweiten Funkemissionen festgestellt. Die Beobachtungen stimmen damit überein, dass Saturn in Jupiters Magnetschweif eingetaucht ist, ebenso wie die zuvor erwähnte scheinbare Verringerung des Sonnenwinddrucks, obwohl Voyager-Wissenschaftler sagen, dass sie keine direkten Beweise dafür haben, dass diese Effekte durch Jupiters Magnetschweif verursacht wurden.

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Vor 40 Jahren: Voyager 1 erforscht Jupiter

[NASA] Heute ist Voyager 1 die am weitesten von der Erde entfernte Raumsonde, mehr als 21 Milliarden Meilen entfernt. Vor vierzig Jahren stand die Raumsonde ziemlich am Anfang ihrer unglaublichen Reise durch unser Sonnensystem und aus diesem heraus. Am 5. März 1979 näherte sich Voyager 1 Jupiter am nächsten.

[Flugbahn von Voyager 1 durch das Jovian-System.]

Obwohl es nicht das erste war, das den Riesenplaneten erforschte, Pioneer 10 und 11 absolvierten frühere Vorbeiflüge in den Jahren 1973 bzw. Die Voyagers wurden 1977 vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien, verwaltet und waren ein Paar Raumschiffe, das 1977 zur Erforschung der äußeren Planeten gestartet wurde. Ursprünglich nur darauf ausgerichtet, Jupiter und Saturn zu besuchen, untersuchte Voyager 2 auch Uranus und Neptun und nutzte eine seltene Planetenausrichtung, die alle 175 Jahre auftritt, um die Schwerkraft eines Planeten zum nächsten umzuleiten.

[Schema der Raumsonde Voyager zur Veranschaulichung der wissenschaftlichen Experimente.]

Die Suite von 11 Instrumenten umfasste: ein bildgebendes Wissenschaftssystem, bestehend aus Engwinkel- und Weitwinkelkameras, um den Planeten und seine Satelliten zu fotografieren, ein wissenschaftliches Radiosystem, um die physikalischen Eigenschaften des Planeten zu bestimmen, ein Infrarot-Interferometer-Spektrometer zur Untersuchung des lokalen und globalen Energiehaushalts und atmosphärische Zusammensetzung ein Ultraviolett-Spektrometer zur Messung der atmosphärischen Eigenschaften ein Magnetometer zur Analyse des Magnetfelds des Planeten und der Wechselwirkung mit dem Sonnenwind ein Plasmaspektrometer zur Untersuchung der mikroskopischen Eigenschaften von Plasmaionen ein niederenergetisches Gerät für geladene Teilchen zur Messung von Flüssen und Verteilungen von Ionen eine Detektion kosmischer Strahlung ein System zur Bestimmung des Ursprungs und des Verhaltens der kosmischen Strahlung eine planetarische radioastronomische Untersuchung zur Untersuchung der Radioemissionen von Jupiter ein Photopolarimeter zur Messung der Oberflächenzusammensetzung des Planeten und ein Plasmawellensystem zur Untersuchung der Magnetosphäre des Planeten.

[Start von Voyager 1, 5. September 1977.]

Zwei Wochen nach dem Start von Florida am 5. September 1977 richtete Voyager 1 seine Kameras wieder auf seinen Heimatplaneten und machte das erste Einzelbild des Erde-Mond-Systems, das einen Vorgeschmack auf zukünftige Entdeckungen auf den äußeren Planeten lieferte. Es überquerte erfolgreich den Asteroidengürtel zwischen dem 10. Dezember 1977 und dem 8. September 1978.

[Das erste Einzelbild des Erde-Mond-Systems, aufgenommen von Voyager 1.]

Die Raumsonde begann ihre Begegnungsphase mit dem Jovian-System am 6. Januar 1979, sendete ihre ersten Bilder zurück und nahm die ersten wissenschaftlichen Messungen vor. Am 5. März flog er immer noch auf den Planeten zu und flog 262.000 Meilen von Jupiters kleinem inneren Mond Amalthea entfernt und machte die erste Nahaufnahme dieses Satelliten, der seine längliche Form und rötliche Farbe enthüllte. Ungefähr fünf Stunden später näherte sich Voyager 1 Jupiter am nächsten und flog innerhalb von 174.000 Meilen von den Wolkenspitzen des Planeten. Auf dem Hinflug seiner Begegnung flog es vorbei und bildete die großen Satelliten Io (nächste Annäherung von 12.800 Meilen), Europa (456.000 Meilen), Ganymed (71.300 Meilen) und Callisto (78.600 Meilen) ab, die alle vom italienischen Astronomen Galileo . entdeckt wurden 1610 mit seinem neu erfundenen Teleskop. Die Voyager-Bilder zeigten, dass jeder Satellit ein einzigartiges Aussehen hatte, wobei die bemerkenswerteste Entdeckung ein aktiver Vulkan auf Io war.

[Zusammengesetztes Bild der vier großen Galileischen Satelliten des Jupiter, maßstabsgetreu (im Uhrzeigersinn von oben links) Io, Europa, Callisto und Ganymed.]

Voyager 1 entdeckte auch zwei bisher unbekannte Monde, die Jupiter umkreisten, später Thebe und Metis genannt. Im Rückblick auf Jupiter im Gegenlicht der Sonne entdeckte Voyager 1, dass der Planet von einem dünnen Ring umgeben ist. Die Beobachtungen von Jupiter wurden am 13. April abgeschlossen.

[Voyager 1 nahm das Bild von Jupiter im Gegenlicht der Sonne auf und entdeckte, dass der Planet ein dünnes Ringsystem hat.]

Nach erfolgreicher Erkundung des Jupitersystems segelte Voyager 1 weiter in Richtung Saturn. Während ihrer Begegnung im November 1980 lieferte die Raumsonde eine Fülle von Informationen über den Planeten, seine spektakulären Ringe und seine Satelliten, insbesondere Titan, von dem bekannt ist, dass es eine dichte Atmosphäre hat. Die Schwerkraft des Saturn verlieh Voyager 1 genug Beschleunigung, um eine Fluchtgeschwindigkeit aus dem Sonnensystem zu erreichen. Mehr als 41 Jahre nach ihrem Start liefern mehrere Instrumente der Raumsonde immer noch nützliche Daten über die Bedingungen an den äußersten Rändern des Sonnensystems und sogar darüber hinaus.

[Modell der Raumsonde Voyager]

Im August 2012 überquerte Voyager 1 die Heliopause, die Grenze zwischen der Heliosphäre, der blasenartigen Region des Weltraums, die von der Sonne geschaffen wurde, und dem interstellaren Medium. Es wird erwartet, dass Voyager 1 bis etwa 2025 weiterhin Daten aus dem interstellaren Raum zurücksendet. Und für den Fall, dass es eines Tages von einer außerirdischen Intelligenz gefunden werden könnte, tragen Voyager 1 und sein Zwilling vergoldete Aufzeichnungen, die Informationen über seinen Heimatplaneten enthalten. einschließlich Aufzeichnungen von terrestrischen Klängen, Musik und Grüßen in 55 Sprachen. Eine Anleitung zum Abspielen der Schallplatte ist ebenfalls enthalten.



Bemerkungen:

  1. Fitch

    Es scheint mir, du hast nicht Recht

  2. Tatilar

    Es stimmt, die nützliche Nachricht



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