21.05.2015
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Interview mit Lawrence Lasher

Am 2. März 1972 startete die Sonde Pioneer 10 zu einem Flug, der sie in die unendlichen Weiten des Weltalls führen sollte. Sie überwand als erste den gefährlichen Asteroidengürtel und schoss die ersten Nahaufnahmen von Jupiter, dem großen Planeten mit dem roten Fleck. Pioneer 10 war das erste von Menschen gemachte “Ding“, das unser Sonnensystem verließ (Juni 1983). Bis zu dem Zeitpunkt, an dem Voyager 1 sie überholte (17. Februar 1998), war nichts so weit von der Erde entfernt wie die kleine, knapp drei Meter lange Sonde. Auch wenn die offizielle Mission seit längerem beendet war, hielt die NASA auch weiterhin Kontakt mit ihrem Außenposten. Nach monatelanger Sendepause funkte sie die Sonde zum 30-jährigen Jubiläum wieder an und musste 22 Stunden auf die Antwort warten. Wir befragten im Mai 2002 den Projektleiter Lawrence Lasher vom “Ames Research Center“ der NASA zum damaligen Geburtstagkind.

Unterwegs im Weltraum

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Wie gehts dem Geburtstagskind?

Sehr gut, danke.

Wo befindet sich Pioneer 10 denn zurzeit genau?

Die Sonde ist fast genau 80 Astronomische Einheit von uns entfernt Das sind rund 12 Milliarden Kilometer. Mit jeder Sekunde kommt sie mehr als 12 Kilometer weiter.

In welche Richtung am Nachthimmel muss ich denn meine Geburtstagsgrüße schicken, um Pioneer zu erwischen?

Sie müssen dem Stier ins Auge sehen. In diesem Teil des Sternbildes liegt die Rote Sonne Aldebaran. In diese Richtung fliegt die Sonde. Aldebaran ist nur 68 Lichtjahre von uns entfernt. Pioneer wird sie aber erst in zwei Millionen Jahren erreichen.

Höhepunkte aus 30 Jahren Pioneer 10

Können Sie für uns kurz die Höhepunkte aus 30 Jahren Pioneer 10 zusammenfassen?

Die Aufnahme von Pioneer 10 aus dem Jahr 1973 zeigt Jupiter.

Die Aufnahme von Pioneer 10 aus dem Jahr 1973 zeigt Jupiter.

Pioneer 10 sollte als erste Sonde überhaupt Jupiter erkunden. Sie erreichte ihn am 4. Dezember 1973 nach weniger als zwei Jahren. Sie schickte uns mehr als 500 Aufnahmen vom Planeten und seinen Monden. Sie kennen vielleicht das Bild des Großen Roten Flecks, auf dem ein Schatten vom Mond Io zu sehen ist. Mit Pioneer 10 bekamen wir zum ersten Mal wissenschaftlich verwertbare Daten über den Planeten: Wir konnten endlich ein Bild des enormen Strahlungsgürtels erstellen, sein magnetisches Feld bestimmen, die Masse der Gallileischen Monde Io, Europa, Ganymed und Callisto genau berechnen und zeigen, dass Jupiter vor allem ein Planet aus Gas und Flüssigkeit ist.

Was kam nach Jupiter?

Zehn Jahre später verließ Pioneer 10 dann als erstes von Menschen gemachtes Objekt das, was gemeinhin als Sonnensystem bekannt ist. Die Sonde ließ den äußersten Planeten hinter sich.

Die offizielle Mission wurde am 31. März 1997 beendet. Was machen Sie jetzt mit Pioneer 10?

Als nächstes geht es darum, gemeinsam mit den drei anderen Sonden Pioneer 11 und den beiden Voyager-Sonden die äußersten Grenzen der Heliosphäre zu finden. Carl Sagan beschrieb diesen Bereich einmal als die “Atmosphäre“ der Sonne. Das ist die Region, bis zu der die Sonnenwinde reichen. Die Grenze, an der der Teilchenstrom der Sonne auf die interstellaren Winde trifft, nennen wir die Heliopause. Und die versuchen wir mit unseren vier Vorkämpfern zu finden.

Wir vermuten, dass die Sonnenwinde sich in einer Art Bugwelle durch den interstellaren Raum bewegen. Dabei entsteht eine Abwärts- und eine Aufwärtsströmung. Pioneer 10 bewegt sich als einzige der drei Sonden auf der Abwärtsströmung. Bevor sie den Jupiter erreichte, dachten wir, die Sonnenwinde wehten gerade mal bis auf die Höhe von Jupiter oder fünfmal soweit wie die Entfernung Erde - Sonne, also 5 Astronomische Einheiten. Der äußerste Planet ist 40 AE entfernt. Pioneer 10 ist jetzt ungefähr 80 AE weit und hat die Grenze noch immer nicht erreicht so kann man sich täuschen. Jetzt vermuten wir, dass die Heliopause irgendwo zwischen 90 und 120 AE oder sogar noch weiter draußen liegt.

Warum haben Sie die Sonde dieses Jahr noch einmal angefunkt, reine Promotion?

Nein, es hat schon einen Nutzen für uns, auch wenn die offizielle Mission seit fünf Jahren beendet ist. Wir funken Pioneer jedes Jahr an. Sie liefert uns wichtige wissenschaftliche Daten aus dieser äußeren Region. Auch wenn es ein schwaches Signal ist, wird es kontinuierlich vom “Deep Space Network“ als Teil einer erweiterten Studie über Kommunikationstechnologien aufgefangen. Außerdem trainieren unsere “Flight Controller“, Radiosignale aus dem Weltraum zu empfangen.

Was sind das für wissenschaftliche Daten?

Das sind etwa Daten vom Geiger-Röhren-Teleskop. Damit kann man die Energie-Spektren und Stärken von Elektronen und Protonen messen. Diese Daten untersucht zum Beispiel James van Allen. Das ist der, nachdem der van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde benannt wurde. Er fand unter anderem heraus, dass die kosmische Strahlung durch den Einfluss der Sonne abgemildert wird. Daher wissen wir, dass Pioneer 10 die Grenzen zum interstellaren Raum noch nicht überschritten hat.

Wie schwach ist dieses Signal, dass das “Deep Space Network“ auffängt?

Es liegt knapp über der Leistungsgrenze unseres Empfängers, etwas mehr als einem Trilliardstel Watt. Es ist etwa so, als würde jemand von Pioneer 10 aus mit einer acht Watt starken Taschenlampe aus der Dunkelheit zur Erde leuchten. So ein schwaches Zeichen kann man nur mit raffiniertester Technik zur Datenkodierung verarbeiten. Das “Deep Space Network“ nutzt dazu die gewaltigen Radio-Antennen rund um den Globus mit extrem gekühlten Empfängermodulen.

Wozu eigentlich die Schwester Pioneer 11?

Sie war für den Fall vorgesehen, dass etwas mit Pioneer 10 schief geht. Nachdem diese aber die starken Strahlungsfelder überstanden hatte, war klar, dass die Mission erfolgreich sein würde. Da haben wir bei Pioneer 11 auf halbem Weg den Kurs in Richtung Saturn gedreht, nachdem sie die südliche Hemisphäre Jupiters hinter sich gelassen hatte. Pioneer 11 hat am 1. September 1979 als erste den Saturn erreicht nach einer Reise von 3,2 Milliarden Kilometern und fast sechseinhalb Jahren.

Eine Nachricht für Außerirdische

Die NASA hat Voyager eine Nachricht in Form einer Goldplakette für unsere außerirdischen Freunde mitgegeben gab es das bei Pioneer 10 auch?

Klar, denn die Sonde war ja die erste, die wir auf eine so weite Reise schickten. Sie trägt auch eine kleine vergoldete Aluminium-Platine mit Zeichen, die von Carl Sagan und Frank Drake entworfen wurden.

Die Plakette von Pioneer 10

Die Plakette von Pioneer 10

Was ist auf der Plakette zu sehen?

Man sieht eine Frau und einen Mann im richtigen Größenverhältnis zum Abbild der Sonde. Rechts davon die Zahl Acht im binären Strich-Code dargestellt, also 1000. Die Zahl entspricht der charakteristischen Übergangs-Radio-Wellenlänge von acht Inch des neutralen Wasserstoffs, genau genommen sind es 8,3 Inch. Das sind nach europäischen Maßeinheiten 21 Zentimeter mal acht genommen macht dies ein Meter achtundsechzig. Und das ist genau die Größe der Frau auf der Plakette.

Links oben ist das Wasserstoff-Molekül abgebildet. Das strahlenförmige Muster repräsentiert in der Mitte unsere Sonne und in relativen Abständen die 14 nächsten Pulsare. Die längste, horizontale Linie reicht direkt zum Zentrum unserer Galaxie. Im unteren Teil ist schematisch der Flug der Sonde vom dritten Planeten, unserer Erde also, zu sehen und wie sie durch die Gravitation des Jupiters aus unserem Sonnensystem katapultiert wurde. Carl Sagan hat die Plakette als eine Botschaft in einer Flaschenpost beschrieben, die dem Finder mitteilt, wo wir sind, wann wir lebten und wer wir waren.

Wann wird die Sonde denn überhaupt den nächsten Stern erreichen?

In ungefähr 32.000 Jahren, den mehr als 3 Lichtjahre entfernten Roten Zwerg Ross 248.

Hätten Sie je gedacht, dass die Sonde nach 30 Jahren noch funktionieren würde?

Ich bin als notorischer Optimist bekannt, aber das übertrifft unsere wildesten Vorstellungen. Die Sonde hat die Garantiezeit einer 21-monatigen Mission längst überschritten. Darauf sind wir sehr stolz. Technisch gesehen ist sie ein Beleg dafür, wie weit man mit einem einfachen und soliden Design kommen kann.

Was meinen sie mit einfachem, soliden Design?

Na ja, zum Beispiel dass es für eine gute Mission ausreicht, Raumfahrzeug zu benutzen, die einfach durch eine Drehung um sich selbst stabilisiert werden.

Was könnte denn Pioneer 10 jetzt noch aufhalten?

Nicht viel. Das schwierigste an Abnutzung und Erosion hat sie schon ganz am Anfang überstanden, den Asteroiden-Gürtel und die harten Bedingungen im Strahlengürtel des Jupiter. Jetzt befindet sie sich im Vakuum des Weltraums, das eine Billionen mal besser ist als alles, was wir auf der Erde erzeugen könnten. Das heißt, es gibt wirklich fast nichts mehr, was Pioneer angreifen könnte. Deshalb kann es passieren, dass die Sonde sogar ihren Mutterplaneten überlebt. In fünf Milliarden Jahren wird die Sonne sich zum Roten Riesen aufblähen und die Erde verschlucken.

Die Erosionsprozesse im interstellaren Raum sind weitgehend unbekannt, aber sehr wahrscheinlich weniger stark als innerhalb des Sonnensystems. Hier liegt die durchschnittliche Erosionsrate durch Mikrometeoriten etwa bei einem Angström pro Jahr, das ist zehn Millionen mal weniger als ein Millimeter. Wir können die Zukunft nicht vorhersagen, aber Pioneer 10 wird wohl länger bestehen als alles, was die Menschheit je geschaffen hat.

Nachtrag: Am 23. Januar 2003 empfing die NASA das letzte, sehr schwache Signal von Pioneer 10. Bei einem Kontaktversuch am 7. Februar 2003 konnte das Deep Space Network (DSN) kein Signal mehr wahrnehmen.Weitere Kontaktversuche sind von Seiten der NASA nicht geplant.

Die Fragen stellte Marcus Anhäuser.

Kontakt

NASA
Informationen zu Pioneer
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Pioneer-Projekt
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