Raumsonde Voyager 1: Der Wind kennt die Antwort

Künstlerische Darstellung des Sonnensystems und seiner Umgebung. (NASA/JPL-Caltech)
Künstlerische Darstellung des Sonnensystems und seiner Umgebung. (NASA/JPL-Caltech)

In welche Richtung zeigt der solare Strom aus geladenen Teilchen, wenn er sich der Grenze des Sonnensystems annähert? Die Antwort, das wissen die Forscher, kennt nur der Wind – der Sonnenwind, um genau zu sein. Es geht nur darum, die NASA-Sonde Voyager 1 in die korrekte Ausrichtung zu bringen, um es herauszufinden.

Um das Low Energy Charged Particle Instrument zu aktiveren, damit es diese Daten sammeln kann, führte das Raumfahrzeug am 7. März ein Manöver durch, das – ein Vorbereitungstest im letzten Monat ausgenommen – seit 21 Jahren nicht mehr gemacht wurde.

Um 9:10 Uhr Pacific Standard Time (PST) rollte das am weitesten entfernte Raumfahrzeug der Menschheit von der Erde aus gesehen um 70 Grad gegen den Uhrzeigersinn und hielt diese Position durch kreiselnde Gyroskope für zwei Stunden und 33 Minuten. Das letzte Mal, dass eine der beiden Voyager-Sonden in einer gyroskop-kontrollierten Ausrichtung verharrte, war am 14. Februar 1990, als Voyager 1 ein Familienportrait der Planeten machte, die wie kleine Juwelen um die Sonne verstreut lagen (http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00451).

“Obwohl Voyager 1 seit 33 Jahren durch unser Sonnensystem reist, ist sie immer noch eine geschmeidige Akrobatin, wenn sie akrobatische Leistungen vollbringt, die wir seit 21 Jahren nicht von ihr verlangt haben”, sagte Suzanne Dood, die Voyager-Projektleiterin am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena (Kalifornien). “Sie führte das Manöver ohne Probleme durch und wir freuen uns darauf, es noch ein paar Mal zu tun, um den Wissenschaftlern zu erlauben, die benötigten Daten zu sammeln.”

Die zwei Voyager-Sonden bewegen sich durch eine turbulente Region, die als Heliosheath (es gibt keine exakte deutsche Übersetzung – grob übersetzt Sonnenscheide oder Sonnenumhüllung, Anm. d. Red.) bekannt ist. Es ist die äußere Hülle einer Blase um unser Sonnensystem (der Heliosphäre, Anm. d. Red.), welche vom Sonnenwind erzeugt wird, einem Strom von Ionen, der mit 1,6 Millionen Kilometern pro Stunde von der Sonne ausgeht. Der Sonnenwind muss drehen, wenn er den äußeren Rand unseres Sonnensystems erreicht wo er in Kontakt mit dem interstellaren Wind kommt, welcher in der Region zwischen Sternen entsteht und gegen unsere Sonnenblase weht.

Im Juni 2010, als Voyager 1 rund 17 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt war, begannen die Daten des Low Energy Charged Particle Instrumentes anzuzeigen, dass der nach außen gerichtete Sonnenwind nicht mehr vorhanden war. Das Voyager-Wissenschaftsteam denkt nicht, dass der Sonnenwind in dieser Region verschwunden ist. Er hat wahrscheinlich nur seine Richtung verändert. Aber weht er nach oben, unten, oder zur Seite?

“Weil die Richtung des Sonnenwindes sich geändert hat und seine Radialgeschwindigkeit auf Null gesunken ist, müssen wir die Ausrichtung von Voyager 1 verändern, so dass das Low Energy Charged Particle Instrument ähnlich wie eine Wetterfahne agiert, um zu sehen, in welche Richtung der Sonnenwind jetzt weht”, sagte Edward Stone, Voyager-Projektleiter am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena. Die Stärke und Richtung des Sonnenwindes zu kennen, ist wichtig, um die Form der Sonnenblase zu verstehen und abzuschätzen, wie weit sie von der Grenze zum interstellaren Raum entfernt ist.”

Die Voyager-Ingenieure machten ein Testlauf und hielten die Sonde am 2. Februar für zwei Stunden und 15 Minuten in Position. Als die Daten von Voyager 1 16 Stunden später auf der Erde empfangen wurden, bestätigte das Missionsteam, dass der Test erfolgreich war und die Sonde sich problemlos neu ausrichten, und anschließend wieder ihren Führungsstern, Alpha Centauri, ins Visir nehmen kann.

Das für das Low Energy Charged Particle Instrument verantwortliche Wissenschaftsteam bestätigte, dass die Sonde die benötigten Informationen gesammelt hatte und die Missionsplaner gaben Voyager 1 grünes Licht, um mehr Rollen auszuführen und die Position länger zu halten. Es wird fünf weitere Manöver dieser Art in den nächsten sieben Tagen geben, das längste wird drei Stunden und 50 Minuten andauern. Das Voyager-Team plant zu diesem Zweck die Durchführung einer Serie von wöchentlichen Rollen alle drei Monate.

Der Erfolg der Lageänderung vom 7. März wurde beim JPL am 8. März um 1:21 Uhr PST registriert. Aber die Wissenschaftler werden ein paar Monate brauchen, um die Daten zu analysieren. “Wir tun, was wir können, um sicherzustellen, dass die Wissenschaftler exakt die Daten bekommen, die sie brauchen, weil nur die Voyager-Sonden noch aktiv in dieser exotischen Region des Raums sind”, sagte Jefferson Hall, Operationsleiter für die Voyager-Mission am JPL. “Wir waren erfreut zu sehen, dass Voyager immer noch die Fähigkeit besitzt, einzigartige wissenschaftliche Daten in einer Region zu sammeln, die in den nächsten Jahrzehnten wahrscheinlich nicht von anderen Raumfahrzeugen bereist werden wird.”

Voyager 2 wurde am 20. August 1977 gestartet. Voyager 1 hob am 5. September 1977 ab. Am 7. März war Voyager 1 etwa 17,4 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt. Voyager 2 befindet sich auf einem anderen Kurs und war zu dem Zeitpunkt 14,2 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt.

In der Region, die Voyager 2 erforscht, ist der nach außen gerichtete Strom des Sonnenwindes noch nicht auf Null gesunken, aber das passiert vermutlich, wenn die Sonde in den kommenden Jahren die Grenze der Heliosphäre erreicht.

Die Voyager-Sonden wurden vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena gebaut, welches sie auch weiterhin betreibt. Das JPL ist eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena. Die Voyager-Missionen sind Teil des Heliophysics System Observatory der NASA und werden von der Heliophysics Division des Science Mission Directorate unterstützt.

Weiterführende Links:
Informationen über die Voyager-Sonden: http://www.nasa.gov/voyager

Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-069

(THK)

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