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Die Grand Tour

Der Missionsplan und die Sonden

Es ist das Jahr 1969: Während die Welt noch staunend die erste Mondlandung verfolgt, laufen bei der NASA erste Planungen für eine Mission ins äußere Sonnensystem – die „Grand Tour“ wie diese Reise getauft wird. Gleich vier Sonden sollen sich ab 1977 auf den weiten Weg machen: zwei zu Jupiter, Saturn und Pluto und zwei weitere zu Jupiter, Uranus und Neptun. Als Basis für die Konstruktion der Raumsonden dient der Bauplan der Mariner-Sonden, die bereits erfolgreich zu Venus, Merkur und Mars geflogen sind.

Ursprünglich bewilligte die US-Regierung nur eine Mission bis zum Saturn. Doch die NASA wollte weiter hinaus. © NASA

Da waren es nur noch zwei

Doch das Ganze hat einen entscheidenden Haken: Es ist horrend teuer. 900 Millionen US-Dollar soll die Grand Tour kosten – nach Ansicht der US-Regierung viel zu viel. Nachdem der Wettlauf zum Mond gewonnen ist, hat die Raumfahrt erstmal keine Priorität mehr im Budget. Die „Grand Tour“ droht zu scheitern. Eine Hoffnung bleibt jedoch: „Die Leute sagten uns: Wenn ihr mit etwas weniger Kostspieligem kommt, überlegen wir uns es vielleicht nochmal“, erinnert sich der damalige Missionsleiter Harris Schurmeier. Also wird gekürzt.

Der neue Plan: Die „Grand Tour“ wird nur noch von zwei Raumsonden absolviert – und der Flugplan wird auf das unbedingt Nötige zusammengestrichen. Zum Pflichtprogramm gehören die Vorbeiflüge an Jupiter und Saturn sowie am Saturnmond Titan. Denn mit seiner dichten Atmosphäre gilt dieser Mond als möglicher Ort außerirdischen Lebens. Den Weiterflug zu Uranus und Neptun und darüber hinaus jedoch sollen sich die Missionsplaner erstmal abschminken – so der Beschluss von US-Regierung und NASA-Leitung.

Der Aufbau der Voyager-Sonden und ihre Instrumente © NASA

Konstruiert für die Härten des Alls

Nachdem der Plan bewilligt ist, beginnt die Konstruktion der Sonden. Im Gegensatz zu ihren Mariner-Vorbildern müssen sie immerhin gut zehn Jahre durchhalten – für damalige Zeit und Technik eine halbe Ewigkeit. Hinzu kommt, dass mindestens eine Voyager-Sonde relativ nah am Jupiter vorbeifliegen muss. Dessen enorme starkes Magnetfeld erzeugt Strahlungsintensitäten, die millionenfach höher sind als die des Van-Allen-Gürtels um die Erde. Für die sensible Bordelektronik kann dies tödlich sein.

Um die Raumsonden für die Tiefe des Alls und den Jupiter zu rüsten, werden alle sensiblen Teile mit einem Schutzschild versehen, der vor Kälte und kosmischer Strahlung schützen soll. Gleichzeitig werden alle kritischen Systeme wie Bordcomputer, Datenspeicher und Radioempfänger und -sender doppelt eingebaut.

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Kaum mehr Leistung als ein Türöffner

Eine besondere Herausforderung sind die Bordcomputer. „Heute trägt jeder in seiner Tasche weitaus leistungsfähigere Computer herum, als wir damals in die Voyager eingebaut haben“, sagt Rich Terrile vom JPL. „Und ich meine damit nicht das Smartphone, sondern den automatischen Türöffner für Ihr Auto!“ Die Bordrechner der Sonden können 80.000 Instruktionen pro Sekunde verarbeiten. Zum Vergleich: Selbst ältere Smartphone-Modelle haben heute einen Prozessor, der mehr als 15 Milliarden Instruktionen pro Sekunde schafft.

Eine der Voyager-Sonden im April 1977 bei letzten Tests in einer Simulatorkammer. © NASA/JPL-Caltech

Immerhin sind die Bordcomputer der Voyager-Sonden reprogrammierbar, damit sie auch unterwegs noch an neue Situationen angepasst werden können. Das Update der Uralt-Systeme ist allerdings eine echte Herausforderung: Der neue Code muss an die Hard- und Software der 1970er Jahre angepasst sein. Als Speicher für die Aufnahmen und Daten dienen Bandrekorder.

Die Energie für Computer, Kommunikation, Kameras und knapp ein Dutzend wissenschaftlicher Instrumente liefern drei thermoelektrische Generatoren, die die Zerfallswärme einer golfballgroßen Plutoniumkugel in Strom umwandeln. Die Kamera und die Spektrometer sitzen am Ende eines Auslegers auf einer schwenkbaren Plattform. Dies soll sicherstellen, dass die Raumsonde bei ihren Vorbeiflügen die Planeten und Monde so vollständig wie möglich ins Visier nehmen kann.

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Nadja Podbregar
Stand: 18.08.2017

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Voyager: Vorhut der Menschheit
Die Rekord-Raumsonden und ihre Geschichte

Rekorde und mehr
Die wichtigsten Meilensteine der Voyager-Missionen

Die perfekte Konstellation
Warum die Mission heute nicht möglich wäre

Die Grand Tour
Der Missionsplan und die Sonden

Die goldene Schallplatte
Eine Botschaft für die Außerirdischen

Überraschungen am Jupiter
Die ersten großen Entdeckungen

Reise zu den Außenwelten
Der Flug zum Saturn und darüber hinaus

Abschied von Sonnensystem
..und ein "Familienportrait"

Interstellares Neuland
Auf dem Weg zu den Sternen

Wie geht es weiter?
Die Zukunft der Voyager-Sonden

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