Die Pioneer Sonden waren buchstäblich Pioniere des Weltraumzeitalters und erweiterten unser Verständnis vom Sonnensystem.
Pioneer 10
Diese Mission war die erste in das äußere Sonnensystem und auch die erste Jupitererkundungsmission. Doch die interessanteste Entdeckung der Sonde war auch die überraschendste, die so genannte Pioneer Anomalie.
Gestartet wurde die 258 kg schwere Sonde am 3. März 1972 mit einer Atlas Centaur Rakete. Pioneer 10 war eine spinstabilisierte Raumsonde, d.h. sie drehte sich langsam um ihre eigene Achse und sollte neben dem Planeten Jupiter auch erkunden, ob eine Reise durch den Asteroidengürtel (zwischen Mars und Jupiter) überhaupt möglich ist und da die Chancen als pessimistisch eingeschätzt wurden, wurden zwei baugleiche Sonden entwickelt, die in einem Zeitraum von 13 Monaten zum Jupiter starteten.
Die dichteste Annäherung an Jupiter hatte die Sonde am 3. Dezember 1973, als die Sonde nur etwa 200.000 Kilometer vom Planeten entfernt war. Inzwischen ist die Sonde am Rand unseres Sonnensystems angelangt und die Sonde bewegt sich in Richtung des Roten Riesens Aldebaran im Sternbild Stier.
Da Aldebaran 68 Lichtjahre entfernt ist, dauert die Reise über 2 Millionen Jahre. Die Flugbahn- Kontrolle und die meisten Instrumente wurden aus Budgetgründen am 31. März 1997 eingestellt. Die letzten empfangenen Daten durch das Deep Space Network (DSN) der NASA stammen vom 3. März 2002 und das letzte Lebenszeichen der Sonde wurde am 23. Januar 2003 aufgefangen. Bei dieser Gelegenheit wurden auch die letzten verbliebenen Instrumente abgeschaltet. Seit Februar 2003 sind sich die Ingenieure des Ames Research Center sicher, das die Energieversorgung zu Ende ist und das kein weiterer Kontakt mehr möglich ist.
Die Sonde war mit 15 Instrumenten ausgestattet und zu den Aufgaben zählten Studien über interplanetare und planetarische Magnetfelder, Informationen über die Solarwinde und der Kosmischen Strahlung, die Durchquerung der Heliosphäre, dem äußeren Rand unseres Sonnensystems, bei dem es sich nicht um eine feste Grenze sondern um einen ausgedehnten Raum handelt und natürlich vorrangig das Sammeln von Informationen über den Planeten Jupiter und seinen Monden.
Zu den Instrumenten zählten Magnetometer, Spektrometer, Plasma Analysatoren, Asteroiden- und Meteoritendetektoren, Partikeldetektoren, UV Photometer, IR Radiometer und ein Imaging Photopolarimeter zum Aufnehmen von Bildern und messen der Polarisation.
Die Sonde besaß eine 2,74 m große parabolische Antenne und die Energieversorgung wurde durch vier SNAP-19 Radioisotope Thermonuclear Generators (RTG) gewährleistetet, die Anfangs 155 Watt lieferten und später immerhin noch 140 Watt, als die Sonde den Jupiter erreichte. Des Weiteren besaß die Sonde drei Ausleger. An dem Längsten (6,6 m) befand sich das Magnetometer. Außerdem dienten 3 Paare von Raketentriebwerken als Korrekturtriebwerke.
Plakette für ET
Eine Besonderheit, die zunächst große Wellen in den USA schlug, war eine kleine Plakette mit der Zeichnung eines Mannes und einer Frau im Adamskostüm. Konservative Gruppen in Amerika überschwemmten daraufhin die NASA mit Protestbriefen, da „Pornografie“ auf Steuerzahlerkosten in deren Augen ein Sakrileg darstellte.
Des Weiteren war auf der Plakette der Aufbau und die Position der Erde im Sonnensystem, inklusive der relativen Entfernungen zur Sonne im Binärcode und die Position unseres Sonnensystems in der Galaxis, bezogen auf 14 Pulsare und dem Zentrum der Milchstraße.
Außerdem waren ein Wasserstoffatom, die Silhouette der Sonde und die binäre Darstellung der Dezimalzahl 8 eingezeichnet.
Pioneer Anomalie
Unter dem Begriff "Pioneer-Anomalie" verstand man eine ungeklärte Bahnabweichung der Raumsonden Pioneer 10 und Pioneer 11 in den äußeren Regionen unseres Sonnensystems.
Theoretisch durften diese Abweichungen gar nicht auftreten, weshalb sie auch als unverstandene Beschleunigungen in Richtung unserer Sonne interpretiert wurde. Trotz jahrelanger Diskussionen konnte keine Erklärung des Effekts gefunden werden.
Entdeckt wurde dieser 1980 als die Pioneer 10 Sonde etwa 20 AU von der Erde entfernt war und wurde zunächst als Datenfehler interpretiert. Erst in den 90er Jahren wurde damit begonnen, diese Anomalie tiefgehender zu erforschen.
Da auch andere Sonden betroffen schienen wurden hauptsächlich folgende Ursachen diskutiert:
1. Gravitationskräfte aus dem Kuiper Gürtel
2. Einfluss Dunkler Materie oder Dunkler Energie auf die Sonde
3. Reibungsverluste durch interstellare Materie
4. Eine Abweichung in der Newtonschen Gravitationskonstante – daraus würde ein neues Gravitationsgesetz folgen
Letztendlich stellte sich die Pioneer Anomalie im Sommer 2012 aber als ungleichmäßige Wärmestrahlung der Radioisotopenbatterie der Sonden heraus. Zwar strahlt die Batterie selbst die Wärme gleichmäßig ab, aber diese Wärmestrahlung wird vom Rest der Sonde, insbesondere der Antenne, ungleichmäßig reflektiert. [1]
Kosten
Die Gesamtkosten der Mission beliefen sich bis zum offiziellen Ende 1997 auf $ 350 Millionen. Geleitet wurde das sehr erfolgreiche Pioneer Programm vom Ames Research Center der NASA.
Pioneer 11
Pioneer 11 folgte seinem Schwesterschiff Pioneer 10 am 5. April 1973 zum Jupiter und flog weiter zum Saturn und machte dort 1979 die ersten direkten Beobachtungen des Planeten. Die letzte Transmission von Pioneer 11 wurde am 30. September 1995 empfangen. Die Sonde fliegt in Richtung des Sternbilds Aquila (Adler) und wird in 4 Millionen Jahren dicht an einigen Sternen vorbeifliegen.
Pioneer Venus
Die Pioneer Venus Multiprobe wurde am 8. August 1978 gestartet und enthielt 3 kleinere Sonden, eine große Sonde und das Raumfahrzeug und trat am 9. Dezember 1978 in die Atmosphäre der Venus ein.
Der Pioneer Venus Orbiter wurde am 20. Mai 1978 gestartet und umrundete den Planeten Venus 14 Jahre lang, bevor die Sonde am 8. Oktober 1992 in der Atmosphäre verglühte.
Pioneer 6-9
Die vier Sonden mit den Bezeichnungen Pioneer 6 – 9 wurden im Zeitraum zwischen 1965 – 1968 gestartet und schlossen Jahre später ihr Hauptziel ab. Bis zum Dezember 2000 wurden gelegentlich noch Daten der Sonden empfangen.
[1] http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/pioneer-anomalie-entraetselt-hitze-bremst-nasa-sonden-ab-a-845072.html
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