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Wir haben acht Planeten, früher waren es mal neun, derzeit 416 Monde, davon alleine 274 bei Saturn (als ich mich zuerst für Astronomie interessierte, so um 1980, waren es mal 39 Monde ...) fünf Zwergplaneten und etliche Planetoiden und Kometen. In dieser Folge der "Glorreichen 10" geht es um die Raumsonden, die jeweils als Erste Raumsonde ein Objekt erreichten. Also jedes Objekt kann ich bei den vielen Monden und Planetoiden/Kometen, die schon erkundet wurden auch nicht nehmen, aber die acht Planeten, zwei der Zwergplaneten, den Erdmond, die erste und bisher einzige Mission zu einem Mond und jeweils die erste Mission zu einem Kometen und Asteroiden, wobei hier die Betonung ist, das primäres Ziel ein Komet oder Asteroid ist.
Anders als sonst in dieser Kategorie ist das zeitlich geordnet und bei den ersten drei Zielen (Erdmond, Venus und Mars) hat es anfangs nicht geklappt, sodass ich die erste Mission und die erste erfolgreiche Mission erwähne. Alle Datumsangaben sind Startdaten, nicht Ankunftsdaten.
In einem Artikel über ein Dutzend Sonden zu schreiben ist schwer. Ich habe daher wissenschaftliche Ergebnisse oder Details der Sonden weitestgehend weggelassen und mich auf Anekdoten und "nice to know" Facts beschränkt. Trotzdem wurde der Artikel so lang, dass ich ihn in zwei Teile aufgeteilt habe. Die Links führen aber zu den Detailaufsätzen auf der Website, die vielleicht für den einen oder anderen, nicht nur an oberflächlichen Infos interessierten gedacht sind.
Die ersten Jahre der Raumfahrt waren ereignisreich. Braucht heute das Starship mehrere Jahre, um einen Orbit überhaupt zu erreichen (bei der Saturn V lag zwischen Jungfernflug und Landung von Apollo 11 weniger Zeit) und vergehen mehrere Jahre zwischen zwei Artemismissionen (zwischen Dezember 1968 und November 1969 führte die NASA fünf bemannte Apollomissionen mit der Saturn V durch) ging es damals wirklich schnell.
Schon ein Jahr nach dem Start von Sputnik 1 war das nächste Ziel der Erdmond. Das ist insofern besonders, weil die Nutzlast einer Trägerrakete zum Mond nur noch ein Viertel der für den Erdorbit beträgt und trotzdem wog die erste Mondsonde, Luna 1 viermal so viel wie Sputnik 1. Der Aufbau war aber derselbe. In einer hermetisch abgeschlossenen Kugel befand sich ein Sender, einige Experimente und ganz wichtig - Metallplaketten mit sowjetischen Hoheitssymbolen (Hammer und Sichel), also das moderne Gegenstück zu der spanischen Flagge die Columbus in den Strand der Inseln rammte, die er zuerst in Amerika erreichte. Da die Sonde auf dem Mond aufschlagen sollte, waren sie so gearbeitet das sie dies überstehen würden.
Der erste Start einer Lunasonde fand schon am 23,9.1858 statt, weniger als ein Jahr nach Sputnik. Ziel war es auch zum Jahrestag von Sputnik 1 die Sonde auf dem Mond aufschlagen zu lassen. Er scheiterte, aber wie die nächsten zwei Starts. Erst beim vierten Anlauf, am 2.1.1959 gelang es Luna 1 auf einen Mondkurs zu bringen. Die dritte Stufe war aber nicht korrekt ausgerichtet und so war kurz nach dem Start klar, dass die Sonde den Mond verfehlen würde. Prompt wurde verlautbart, dass wäre Absicht gewesen und die Sonde würde den Menschheitstraum erfüllen die erde zu verlassen. Zeitgleich starten auch die USA ihre ersten Pioneer Sonden, die allerdings nur den Mond passieren sollten.
Zeitgleich arbeiteten auch die USA an einer Mondsonde, aber mit dem Ziel eines Vorbeiflugs. Das wurde am 3.3,1959 auch im fünften Anlauf mit Pioneer 4 erreicht. Nachdem im März die letzte Pioneer gestartet war, konnte man sich für Luna 2 Zeit lassen und startete sie erst am 2.9.1959, ein weiterer Start einer Luna im Juni scheiterte. Diesmal klappte alles und nach zweieinhalb Tagen schlug Luna 2 auf dem Mond auf. Damit war das propagandistische Ziel erreicht und das Programm eingestellt, wie dies damals so oft beim sowjetischen Raumfahrtprogramm war, bei dem es primär darum ging als fortschrittlich dazustehen und nicht den Mond oder die Erde zu erforschen.
Beim Mars wagte die Sowjetunion einen echten Schnellschuss - Ende 1960, drei Jahre nach dem ersten Satelliten, wollten sie eine Sonde zum Mars entsenden. Das war deswegen ehrgeizig, weil bisher die Sowjetunion nur drei Sputniks, neun Lunas und zwei unbemannte Wostok-Prototypen gestartet hatte. Keine der bisherigen Nutzlasten arbeitete lang. Die Lunas und Wostokraumschiffe nur wenige Tage lang, Sputnik 3 war 19 Tage aktiv und Sputnik 1 als Rekordhalter 92 Tage. Die Reise zum Mars dauert aber über sieben Monate. Über die Raumsonde des Programms ist wenig bekannt. Die Instrumentierung liest sich gut, aber es gibt Zweifel, ob sie funktioniert hätte. So gab es ein Gerät, um Leben auf dem Mars nachzuweisen, indem man im IR-Spektrum nach Linien von organischen Molekülen suchte. Vor dem Start probierte man es sicherheitshalber in der kasachischen Steppe aus - Das Gerät zeigte kein Leben an und wurde so wieder entfernt, um Gewicht zu sparen. Die Sonde hatte durch die Fehlstarts nicht mal einen offiziellen Namen. Intern lief das Projekt nur unter "1M".
Beide Raumsonden gingen aber bei Fehlstarts der neuen Molnija Trägerrakete verloren. Sehr zum Verdruss von Nikita Chruschtschow - er hatte Modelle der Sonden dabei, als er am 12.10.1960 eine Ansprache vor der UN hielt, man hatte eigens den Start der Sonden wegen dieses Termins um zwei Wochen verschoben.
So gebührt Mariner 4 die Ehre, als erste Sonde den Mars auch zu erreichen - vier Jahre nach dem geplanten Vorbeiflug von "1M". Da es über diese einen Webartikel gibt und auch einen Blogeintrag, erspare ich mir hier viele Worte.
Erneut wollte die Sowjetunion auch bei der Venus die ersten sein. Sie nutzen das Startfenster im Februar 1961 zum Start von zwei Sonden, die auf dem Bus von 1M basierten. Auch die Instrumentierung ähnelte. Vieles hatte man von der erfolgreichen Luna 3 Mission übernommen, so das Kamerasystem und die Temperaturregelung. Ziel war ein Venusvorbeiflug in rund 100.000 km Distanz. Von den zwei Sonden ging eine am 4.2.1961 verloren, als die Oberstufe der Molnija nicht zündete und sie im Erdorbit verblieb. Die zweite, Venera 1 wurde erfolgreich am 12.2.1961 gestartet. Sehr bald geriet sie in Probleme, sie überhitzte und dies wurde mit steigender Annäherung an die Sonne schlimmer. Versuche den Stromverbrauch und damit die Wärmeabgabe zu reduzieren, brachten keine Lösung. Dazu kam ein Defekt in einem Zeitgeber, der den Funkempfänger und Sender nach einiger Zeit anschalten sollte. Die letzte Übertragung gab es fünf Tage nach dem Start in knapp 1,9 Millionen km Distanz von der Erde. Immerhin war dies ein Teilerfolg gegenüber den vier Monate vorher gestarteten Marssonden.
So war Mariner 2 die erste Sonde die ein Startfenster (584 Tage) später die Venus erreichte - allerdings mit viel Glück, denn auf dem Weg zur Venus häuften sich auch bei ihr Probleme, so verlor sie die Hälfte der elektrischen Leistung auf dem Weg zur Venus. Bei der Passage klappte allerdings alles. Wenige Tage nach der Passage fiel Mariner 2 dann endgültig aus. Bei der NASA witzelte man das die Abkürzung "JPL" des NASA Centers das die Sonden baute für "Just plenty Luck" standen und es gab Kritik auch weil die Ranger Sonden auf deren Design Mariner 1+2 basierten bei den ersten sechs Starts allesamt ausfielen. Die Sowjetunion gab aber nicht auf und entsandte bis 1985 noch 15 weitere Veneras und zwei Vega Sonden zu der Venus, die nach Venera 7 auch alle erfolgreich waren.
Ab jetzt gibt es keinen Wettlauf zwischen den beiden Supermächten mehr zu neuen Zielen. Bis in die Achtziger Jahre entsandte die Sowjetunion zwar weitere Raumsonden, aber ausschließlich zu Mond, Venus und Mars. Die erste Raumsonde zu Jupiter war Pioneer 10. Das Pioneer Programm lief neben dem Marinerprogramm. Die Pioneersonden waren alle drallkstabilisiert und hatten Instrumente für die Detektion von Teilchen, Strahlen und dem Vermessen von Magnetfeldern, aber keine Kameras oder Spektrometer wie die Mariner Raumsonden. Bisher vermaßen alle Pioneers den interplanetaren Raum zwischen Venus und Mars. Pioneer 10+11 sollten dasselbe tun, aber außerhalb der Marsumlaufbahn und zusätzlich Jupiter nahe passieren. Dafür gab es eigene Experimente, sogar eine primitive Kamera. Bei Jupiter fielen einige Experimente von Pioneer 10 durch den Strahlengürtel aus. Man wusste zwar, dass ein solcher um Jupiter existiert, da Elektronen, die vom Magnetfeld aus ihrer Bewegung abgelenkt werden, spezifische Emissionen im Radiobereich abgeben, die man mit Radioteleskopen entdeckte. Aber von der Stärke war man doch überrascht, sodass man die Bahn von Pioneer 11 abänderte: Sie passierte Jupiter zwar näher als Pioneer 10, aber durchstieß dabei nur die Äquatorebene, wo der Strahlengürtel am stärksten ist. Pioneer 10 übermittelte etwa 500 Aufnahmen des Jupiter und entdeckte zahlreiche Phänomene die dann die beiden Voyagers fünf Jahre später genauer untersuchen konnten.
Für die schon im Bau befindlichen Voyagersonden war dies die Rettung. Ihr Design stand schon fest, konnte also nicht mehr geändert werden, aber man konnte zusätzliche Maßnahmen für den Schutz vor hochenergetischen Teilchen durchführen, so wurden alle Leitungen, in denen sich Spannungen durch den Beschuss bildeten, mehrmals mit Aluminiumfolie aus dem örtlichen Supermarkt eingewickelt.
Pioneer 10 arbeitete noch lange nach dem Vorbeiflug. Die NASA kontaktierte sie routinemäßig bis zum 31.3.1997. Die elektrische Leistung der RTG lies zu dem Zeitpunkt nur noch den Betrieb von zwei Experimenten zu, sodass man sie danach nicht mehr regelmäßig kontaktierte um Geld zu sparen. Es wurden aber immer wieder Mittel und Wege unternommen sie auch später zu kontaktieren. Nach dem 10.2.2000 konnte Pioneer 10 keine Kommandos mehr empfangen. Dazu war die empfangene Leistung für den Bordempfänger zu gering. Damit war es nicht mehr möglich, die Hauptantenne auf die Erde auszurichten. Zwei Jahre später, am 27.4.2002 war das auf der Erde empfangene Signal so schwach, das man keine Daten mehr extrahieren konnte und am 22.1.2003 gelang der letzte Empfang eines Signals von Pioneer 10.
Zu Saturn startete man erstaunlicherweise noch vor Merkur. Die Schwestersonde von Pioneer 10 hatte zuerst einen Kurs, der sie wie Pioneer 10 aus dem Sonnensystem herausbringen würde. Das gelungene Swing-By von Mariner 10 und die Ergebnisse über den Strahlengürtel von Pioneer 10 führten dazu, dass man umplante. Die neue Bahn führte wieder bis auf 557 Millionen km an die Sonne heran und zu Saturn am 1.9.1979. Saturn war nicht an der optimalen Stelle, sodass Pioneer 11 ein Jahr vor Voyager 1 ankam, aber viereinhalb Jahre vorher gestartet wurde.
Beim Durchstoßen der Ringebene, in einer als "Leer" angesehenen Region knapp außerhalb des äußersten A-Rings stieß die Sonde fast mit dem bis dahin unbekannten Saturnmond Janus zusammen. Die Teilchenexperimente maßen einen Rückgang auf Null. Erst später entdeckte man den Mond auf einer Aufnahme, die 17 Stunden vorher gemacht wurde. Pioneer 11 musste den Mond um 2.500 km verpasst haben. Es wurden weitere Monde, sowie sehr dünne Ringe die visuell bei irdischen Beobachtungen nicht sichtbar waren, entdeckt. 220 Aufnahmen von Saturn und seinen Ringen wurden übermittelt.
Pioneer 11 arbeitete nicht so lange wie ihre Schwestersonde. Die Bahnänderung um zu Saturn zu kommen hatten mehr Treibstoff für die Lageregelung verbraucht als bei Pioneer 10. Am 31.3.1995 schaltete man die Sonde ab, weil der Treibstoff nahezu verbraucht war.
Nach unseren beiden Nachbarplaneten dauerte es über ein Jahrzehnt, bis man sich an den nächst inneren Planeten wagte. Der Grund: ein direkter Kurs zu Merkur erfordert 2 km/s mehr als zur Venus, fast so viel, wie um zum Jupiter zu fliegen. Mittlerweile hatte man bei der NASA die Computerkapazität, um Swing-Bys zu berechnen und damit Venus so zu nutzen, damit sie Mariner 10 zum Merkur umlenkt. Auch hatte die Positionsbestimmung enorme Fortschritte gemacht, sodass man mit vertretbarem Treibstoffaufwand die Unsicherheit in der Ortsbestimmung bei der Vorbeiflugdistanz korrigieren konnte.
Der italienische Mathematiker Guiseppe "Bepi" Colombo hatte errechnet, dass unter bestimmten Bedingungen die Venus die Sonde nicht nur zu Merkur entsenden konnte, sondern dabei auch eine Bahn mit einer Umlaufszeit von 176 Tagen herauskommen würde. Da der Merkur die Sonne in 88 Tagen umrundet, würde die Sonde ihn nach 176 Tagen erneut passieren. Eine Herausforderung war die thermische Abschirmung, da die Sonde mehr als die doppelte Sonneneinstrahlung wie bisherige Mariners zu Venus erhalten würde. Schon früh in der Mission von Mariner 10 führte ein Fehler bei einer Beobachtung des Kometen Kohoutek zu einem Verlust von 40 Prozent des Lagenregelungstreibstoffs. Am 5.2.21974 wurde die Venus passiert. Dank der erstmaligen Nutzung des X-Bandes sandte die Sonde 4.165 Aufnahmen in wenigen Tagen zur Erde, vorherige Vorbeiflugsonden hatten nur einige Hundert Aufnahmen übertragen. Weitere Probleme ließen den Verbrauch an Lagenregelungsgas weiter ansteigen. Nach der Merkurpassage am 29.3.1975 war daher fraglich, wie es weiter gehen würde. Für einen weiteren Vorbeiflug reichte das Gas sicher, aber ob ein dritter Vorbeiflug möglich war, war fraglich. Das JPL entschloss sich trotzdem Merkur beim zweiten Vorbeiflug nur in größerer Distanz (48.000 km) zu passieren, um die Bahn nicht zu stark zu beeinflussen. Die zweite Passage am 21.9.1974 sollte die Südpolregion besser fotografisch erfassen. Man sparte nun Lagekontrollgas ein ,wo es ging und so konnte Mariner 10 am 16.3.1975 den Merkur ein drittes Mal diesmal in geringer Distanz passieren. Acht Tage später war der Vorrat an Lagekontrollgas erschöpft und die Sonde wurde abgeschaltet. Trotz dreier Vorbeiflüge erfasste die Sonde nur 45 Prozent der Oberfläche Merkurs. Da die Umlaufdauer von Mariner 10 genau die dreifache Rotationsperiode Merkurs hatte, sah man immer die gleiche Szenerie, sogar unter demselben Winkel zur Sonne. Nach Bepi Colombo ist die aktuelle Mission der ESA zu Merkur benannt.
Die beiden Voyagers sollten primär Jupiter und Saturn erforschen. Sie waren die Überbleibsel eines ambitionierten Programms zur Erforschung der äußeren Planeten, dass die NASA nie genehmigt bekam. Intern gab man die Parole aus, das sowohl beim Bau, wie auch der Operation alles getan werden sollte, um eine der Sonden weiter zu Uranus und wenn sie dann noch funktioniert, weiter zu Neptun zu schicken. Das war Voyager 2, die Jupiter und Saturn nach Voyager 1 erreichte. Bis Voyager 1 den Saturn passiert hatte, war sie ein Backup, deren Kurs man notfalls ändern konnte um wichtige Ziele von Voyager 1 wie Io und Titan doch noch zu beobachten.
Danach war der Weg frei zu Uranus. Doch die Voraussetzungen waren schlecht. Schon auf dem Weg zum Jupiter fiel der primäre Kommandoempfänger von Voyager 2 aus und der zweite Empfänger hatte einen Defekt. Bei der Passage von Saturn fiel der Antrieb für die Scanplattform aus. Danach dürfte er nicht mehr mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden. In den vier Jahren bis zu Uranus programmierte man die Bordrechner der Sonde regelrecht um, implementierte Algorithmen die Bilddaten komprimierten, die Bewegungsunschärfe kompensieren.
Die Bilder von Uranus, der am 24.1.1986 passiert wurde, waren trotzdem enttäuschend. Sie zeigten keinerlei Details ,weil eine Smogschicht über den Wolken lag. Dafür gab es viele Erkenntnisse über die dünnen Ringe, die Monde und das seltsame Magnetfeld des Planeten das veir Pole hat und stark zur Rotationsachse geneigt ist.
Danach brauchte Voyager 2 weitere drei Jahre bis sie Neptun erreichte. Bis heute ist Voyager 2 die einzige Raumsonde die vier Planeten passierte. Die Techniken, die man bei Uranus eingeführt hatte, wurden weiter perfektioniert und so bekam man trotz geringerer Datenrate sogar noch mehr Bilder und Daten von Neptun als von Uranus. Diesmal gab es Erleichterung, als schon auf den ersten Testaufnahmen man einen dunklen Fleck entdeckte, also der Planet nicht so strukturlos war, wie Uranus. Der Fleck stellte sich als ein Wirbelsturm heraus, der so groß ist wie die Erde, im Verhältnis zum Planeten der größte im Sonnensystem. Anders als der bekannte große rote Fleck des Jupiters, ist er aber nicht permanent - als das Hubble Weltraumteleskop die ersten Neptunaufnahmen einige Jahre später machte, war er verschwunden. Am skurrilsten war der Neptunmond Triton, wie man heute weiß, ein eingefangenes Kuipergürtelobjekt. Seine Oberfläche war nahezu kraterfrei, dafür von seltsamen Strukturen überzogen. Triton ist trotz einer Oberflächentemperatur von nur 30 K geologisch aktiv! Bei der Auswertung von Aufnahmen entdeckte man aktive Geysire, Phänomene die man später auch bei Pluto und dem Saturnmond Enceladus entdeckte.
Mit der Passage war die Mission von Voyager 2 beendet, das Team wurde weitestgehend aufgelöst, jedoch nicht ohne vorher die Sonden so umzuprogrammieren, das sie weitestgehend autonom über Jahre oder Jahrzehnte arbeiten können. Die Schwestersonde Voyager 1 nahm im Februar 1990 noch ein letztes Fotomosaik des Sonnensystems auf, bevor die Kameras endgültig abgeschaltet wurden. Bis heute sind beide Sonden - nahezu 50 Jahre nach dem Start aktiv. Ihre Autonovität bewirkte, dass selbst ein Verlust der Funkverbindung durch fehlerhafte Kommandos über Monate oder ein Umbau der Empfangstation über ein Jahr nicht zum Verlust der Sonden geführt haben. Lediglich die Regierung des GTAZ (Größten Trottels aller Zeiten) könnte zum Abschalten der Sonden führen.
Der bekannteste Komet ist der Halleysche Komet. Er ist der Komet der historisch am häufigsten beobachtet wurde, weil er eine Umlaufbahn mit einer Umlaufbahnzeit von 76 Jahren hat, welche nur gering von anderen Planeten beeinflusst wird. Die erste Beobachtung stammt 240 Jahre vor Christi Geburt. So war aber auch genau bekannt, wann er wo auftauchen würde und es machten sich fünf Sonden auf ihn zu beobachten. Ich habe Giotto gewählt, weil die beiden japanischen Sonden sich ihm nicht wirklich näherten und primär den interplanetaren Raum erforschten. Die beiden russischen Vega Sonden hatten als primäres Ziel die Venus und näherten sich dem Kometen immerhin bis auf 10.000 km.
Nur die europäische Giotto Mission war speziell für diese Mission konstruiert worden und man ging ein hohes Risiko ein: Halley rotiert retrograd, das heißt, die Relativgeschwindigkeit zum Planeten betrug rund 80 km/s, anstatt 20 km/s wie bei einer prograden Umrundung der Sonne. Trotzdem wollten die meisten Experimentatoren so nahe wie möglich herangehen, auch wenn ein Staubkorn bei dieser Geschwindigkeit die Raumsonde ernsthaft beschädigen konnte und Staub setzt ein Komet durch Verdampfen der Oberfläche bei Annäherung an die Sonne in großen Mengen frei - Giotto maß 18 t Materialverlust pro Sekunde!
Die Fotos der VeGa Sonden erlaubten es die Positionsunsicherheit des Kerns soweit abzusenken, das eine Passage unterhalb 1000 km Distanz möglich war. Da diese sowjetischen Sonden aber schon trotz der Passage in zehnmal größerer Entfernung stark beschädigt wurden, waren nicht alle Forscher damit einverstanden, darunter das Kamerateam. Sie wurden aber überstimmt. Beim Vorbeiflug verlief auch alles gut bis um 00:02:47, etwa 15 Sekunden vor der geringsten Distanz, Giotto begann zuerst nur leicht zu torkeln. Nur 7,6 Sekunden vor der Passage durchschlug ein Teilchen den Schutzschild und brachte die Sonde ins Taumeln: Die Rotationsachse verschob sich um 0,9 Grad, die Rotationsgeschwindigkeit stieg von 15 auf 16 Umdrehungen pro Minute. Die Daten kamen so mal bei der Erde an, wenn die Antenne Richtung Erde zeigte, mal nicht. 22 Sekunden lang wusste man nichts von der Sonde, danach gab es kurze Bruchstücke von Datenpaketen. Das automatische Nutationsdämpfungssystem wurde aktiv. Um 00:43 GMT, 42 Minuten nach dem Vorbeiflug, war die Nutation abgebaut worden und der Datenempfang wieder möglich. Dann war Giotto aber schon wieder 130.000 km vom Kern entfernt. In der Zwischenzeit zeigte der Schutzschild aber nicht zum Kometen, viele Instrumente waren beschädigt und ganze Teile der Sonde wurden abgeschlagen - Giotto warum 0,6 kg leichter geworden. Die ESA lenkte Giotto nach einem Erdvorbeiflug am 2.7.1990 - genau fünf Jahre nach dem Start - zum Kometen Grigg-Skjellerup um, der am 12.7.1992 passiert wurde. Die verbliebenen Experimente lieferten auch diesmal weitere Daten. Danach wurde Giotto abgeschaltet, weil sie kaum noch Treibstoff hatte. Bis heute ist Giotto die riskanteste Mission, die jemals gewagt wurde.
Eine eigene Rubrik sind Sonden zu Mond anderer Planeten, also nicht dem Erdmond. Ein Mond ist naturgemäß kleiner als der Planet und wenn er ein primäres Ziel ist, dann muss er etwas Besonderes sein. Bisher gibt es auch nur fünf Missionen, die einen Mond untersuchen - Huygens den Saturnmond Titan, Europa-Clipper den Jupitermond Europa, JUICE den größten Mond überhaupt Ganymed und Russland hat es der Marsmond Phobos angetan. Sie haben zu ihm drei Sonden geschickt, allerdings mit wenig Erfolg. Weitere sind geplant so DragonFly zum Titan und die NASA würde auch gerne eine Mission zu Enceladus auf den Weg bringen, hat unter der Regierung des GTAZ aber dafür keine Mittel.
Anders als die anderen Monde ist Phobos weder besonders groß noch geologisch aktiv oder sonst wie besonders interessant. Er hat nur einen Vorteil: er ist leicht erreichbar, da er als eingefangener Asteroid den Mars umrundet. Eine Mission passt so auch zu den Beschränkungen, die die Sowjetunion und heute Russland bei der Lebensdauer ihrer Sonden haben.
Phobos 1+2 waren die letzten Raumsonden der Sowjetunion. Sie basierten auf dem Bus der Venera 9-16, der aber bedeutend modifiziert wurde. Der Verfall der Ökonomie in den Achtzigern führte dazu, dass viel gespart wurde und viele Tests aber auch Absicherungen gegen Fehler nicht umgesetzt wurden. Als Folge verließen "Beta.-Raumschiffe" die Erde, die bei einer kleinen Fehlbedienung komplett ausfallen konnten. Als Kontrast dazu waren sie enorm gut instrumentiert. Nicht nur wie bisherige sowjetische Raumsonden mit sowjetischen Instrumenten, sondern vielen Experimenten aus den Staaten des Warschauer Pakts und einigen ESA-Staaten. Diese Zusammenarbeit begann schon vor Glasnost und Perestrika bei den Vega-Sonden und da es dort so gut klappte, setzte man dies fort.
Zuerst sah auch alles gut aus. Doch Phobos 1 ging schon auf dem Weg zum Mars verloren. Ein Programmfehler in einer neuen Software deaktivierte die Steuertriebwerke anstatt, das er ein Instrument aktivierte. Die Antenne zeigte nicht mehr zur Erde und auch die Solarpaneele nicht mehr zu Sonne, so war die Sonde ohne Strom bald tot.
Phobos 2 schwenkte dagegen am 29.1.1989 erfolgreich in einen Marsorbit ein und erforschte zuerst den Mars aus einer ersten Umlaufbahn und glich dann die Bahn an die von Phobos an. Es folgten einige nahe Vorbeiflüge an Phobos, während die Sonde sich dem Mond immer mehr näherte. Beim letzten Vorbeiflug am 27.3.1989 vor der geplanten engen Passage am 4/5 April 1989, bei der auch zwei Landeapparate abgesetzt werden sollte,n drehte sich die Sonde für Aufnahmen und Untersuchungen zu Phobos, aber nicht mehr zurück, um Kontakt mit der Bodenstation aufzunehmen. Was genau passierte ist nicht geklärt. Ein Ausball des Bordcomputers gilt als wahrscheinlichste Ursache.
Der Fehlschlag wiederholte sich 2011 mit Phobos-Grunt. Die japanisch-deutsche MMX Mission wird als Nächstes zu Phobos aufbrechen.
NEAR war die erste Raumsonde des Discoveryprogramms und anders als viele ihrer Nachfolger auch ein Vorzeigeprojekt. Sie wurde in nur drei Jahren gebaut, bedeutend kürzer als bei einer Raumsonde üblich, zu dem Bruchteil der kosten einer konventionellen Raumsonde. Ziel war der erdnahe Asteroid Eros. Zuerst ging auch alles gut, doch als NEAR (NEAR Earth Asteroid Rendezvous) in die Umlaufbahn um Eros einschwenken sollte, verlor sie die Orientierung. Anders als bei Phobos 2 war die Sonde dafür aber abgesichert und konnte nach einem Tag wieder kontaktiert werden, aber an das Einschwenken in die Umlaufbahn war nun nicht mehr zu denken. Das JPL erarbeitete einen Alternativplan, der nach 13 Monaten erneut zu Eros führte, diesmal klappte das Einschwenken in die Umlaufbahn. Von den Instrumenten fiel eines vorzeitig aus, die anderen kartierten dagegen den Planetoiden und seine Umgebung über ein Jahr aus unterschiedlich hohen Umlaufbahnen. Nach einem Jahr in der Umlaufbahn um Eros wurde die Sonde, die inzwischen nach dem verstorbenen Geologen Eugene Shoemaker in "NEAR Showmaker" umgetauft wurde, gezielt auf dem Planetoiden abgesetzt. Ein Nachteil des Discoveryprogramms war der enge Finanzrahmen und durch die 13 Monate für eine Extrarunde vor Erreichen von Eros gab es nun keine weiteren Mittel mehr für eine reguläre Missionsverlängerung um ein weiteres Jahr.
NEAR zeigte aber das für kleine Körper solche begrenzten Missionen sehr sinnvoll sind und seitdem hat die NASA weitere Missionen zu Planetoiden und Kometen gestartet wie OSIRIS-Rex, DART, Deep Impact, Psyche oder Lucy.
Pluto sollte eigentlich ein primäres Ziel für die NASA sein, denn es ist der einzige Planet, der von einem US-Amerikaner entdeckt wurde. Doch da er weit außen im Sonnensystem war und noch dazu klein. Nach mehreren Anläufen gab es um die Jahrtausendwende endlich ein beschlossenes Projekt: Pluto-Kuiper-Express. Die Sonde wurde mit zwei anderen Projekten für den Jupitermond Europa und die Sonne beschlossen, die viele Teile gemeinsam nutzen sollten, wie neue RTG mit höheren Wirkungsgraden. Doch die Projekte erweisen sich als zu teuer.
Die NASA machte einen neuen Anlauf, mit einer Raumsonde in der Art des Discoveryprogramms, aber aufgrund der Anforderungen deutlich teurer: New Horizons. Man verwandte aber so viel von anderen Discoverysonden wie es ging. Beschränkungen gab es bei dem verfügbaren Strom, der Leistung der Sender und der kleinen Hauptantenne. Wie bei anderen Discoverysonden gab es keine bewegliche Scanplattform, alle Instrumente konnten so nur auf dasselbe Ziel ausgerichtet werden und die Raumsonde wird dabei gedreht. Das erfolgte mit dem Treibstoff anstatt mit Schwungrädern wie sonst üblich. So gelang es die Sonde mit zwei Dritteln der Mittel für PKE umzusetzen.
Was man aber nicht ausgleichen konnte, war der Zeitverlust von einem Jahr zwischen Einstellung von PKE und Projektstart von New Horizons. Jupiter konnte so noch passiert werden, er dürfte die Sonde aber kaum ablenken, sodass er in größerer Entfernung (außerhalb des Orbits von Kallisto) passiert wurde und Nahaufnahmen der galileischen Monde entfallen mussten. Ebenso dauert die Reise zu Pluto nun neun anstatt acht Jahre.
Vor dem Start wurde es noch dramatisch. Durch ein Sicherheitsproblem beim Atomforschungszentrum Los Alamos wurden fünf Wochen lang nicht Pellets für das RTG hergestellt. Die Projektleitung unter Alan Stern hatte nun die Wahl die Sonde mit einem teilbestückten RTG zu starten oder ein Jahr später - dann aber ohne Jupiterpassage und mit einer Reisedauer von 13 Jahren. Sie entschlossen sich für das Erste. Auf dem Weg zu Jupiter wurde dann Pluto der Planetenstatus aberkannt: man hatte in dem letzten Jahrzehnt zahlreiche andere große und kleine Körper jenseits von Neptun entdeckt und Pluto erschien nun nur noch als ein besonders großes Kuipergürtelobjekt. Er wurde zu einem Zweigplaneten herabgestuft.
Die Jupiterpassage, ein Jahr nach dem Start, war eine gute Generalprobe für die Plutopassage. Wie bei Puto wurden die meisten Daten nicht direkt übertragen, sondern an Bord gespeichert. Danach wurde New Horizons in einen Tiefschlafmodus versetzt, aus dem sie nur alle sechs Monate für kurze Zeit geholt wurde, um die Systeme zu überprüfen. Das sparte viel Geld ein.
Kurz vor der Passage würde es nochmals spannend: 10 Tage vor der Begegnung stellte New Horizons die Beobachtungen ein und ging in einen Safe-Mode. Die Ursache war ein Zeit(überlappungsfehler). So ein Fehler kann vorkommen, wenn zwei Vorgaben sich widersprechen z.B. ein Instrument in die eine Richtung schauen soll, ein anderes aber noch aktiv ist und woanders hinschaut. Nach drei Tagen konnte die Sonde die Beobachtungen wieder aufnehmen.
Die letzte, heiße Phase vom 13 bis 15.7.2015 verlief völlig ohne Funkkontakt. Ohne bewegliche Scanplaltform kann New Horizons entweder Pluto/Charon beobachten oder Daten senden. So arbeitete sie zwei Tage lang autonom ihr Messprogramm ab, um sich danach zur Erde zu drehen. Es dauerte bis zum Oktober 2016, also über ein Jahr, um alle Daten zur Erde zu übertragen.
Direkt nach der Passage machte man eine Kurskorrektur die New Horizons zu einem kleinen Kuipergürtelobjekt führte. Als die Mission startete, meinte man es gäbe gute Chancen etliche Kandidaten vor der Plutopassage zu finden, doch schlussendlich waren es nur zwei. Man entschloss sich für den Kandidaten, für den man weniger Treibstoff brauchte und den man schneller erreichen konnte, auch wenn er kleiner war. Er wurde in der Neujahrsnacht von 2018/19 passiert.
Artikel verfasst am 2.8.2025
Es gibt von mir vier Bücher zum Thema bemannte Raumfahrt. Alle Bücher beschäftigen vor allem mit der Technik, die Missionen kommen nicht zu kurz, stehen aber nicht wie bei anderen Büchern über bemannte Raumfahrt im Vordergrund.
Das erste bemannte Raumfahrtprogramm der USA, das Mercuryprogramm begann schon vor Gründung der NASA und jährt sich 2018 zum 60-sten Mal. Das war für mich der Anlass, ein umfangreiches (368 Seiten) langes Buch zu schreiben, das alle Aspekte dieses Programms abdeckt. Der Bogen ist daher breit gestreut. Es beginnt mit der Geschichte der bemannten Raumfahrt in den USA nach dem Zweiten Weltkrieg. Es kommt dann eine ausführliche technische Beschreibung des Raumschiffs (vor 1962: Kapsel). Dem schließt sich ein analoges Kapitel über die Technik der eingesetzten Träger Redstone, Little Joe und Atlas an. Ein Blick auf Wostok und ein Vergleich Mercury bildet das dritte Kapitel. Der menschliche Faktor - die Astronautenauswahl, das Training aber auch das Schicksal nach den Mercurymissionen bildet das fünfte Kapitel. Das sechs befasst sich mit der Infrastruktur wie Mercurykontrollzentrum, Tracking-Netzwerk und Trainern. Das umfangreichste Kapitel, das fast ein Drittel des Buchs ausmacht sind natürlich die Missionsbeschreibungen. Abgeschlossen wird das Buch durch eine Nachbetrachtung und einen Vergleich mit dem laufenden CCDev Programm. Dazu kommt wie in jedem meiner Bücher ein Abkürzungsverzeichnis, Literaturverzeichnis und empfehlenswerte Literatur. Mit 368 Seiten, rund 50 Tabellen und 120 Abbildungen ist es das bisher umfangreichste Buch von mir über bemannte Raumfahrt.
Mein erstes Buch,
Das Gemini Programm: Technik und Geschichte
Mein zweites Buch,
Das ATV und die Versorgung der ISS: Die Versorgungssysteme der Raumstation
Das Buch
Die ISS: Geschichte und Technik der Internationalen Raumstation
Durch die Beschränkung auf den Technischen und geschichtlichen Aspekt ist ein Buch entstanden, das kompakt und trotzdem kompetent über die ISS informiert und einen preiswerten Einstieg in die Materie. Zusammen mit dem Buch über das ATV gewinnt der Leser einen guten Überblick über die heutige Situation der ISS vor allem im Hinblick auf die noch offene Versorgungsproblematik.
Die zweite Auflage ist rund 80 Seiten dicker als die erste und enthält eine kurze Geschichte der Raumstationen, die wesentlichen Ereignisse von 2010 bis 2015, eine eingehendere Diskussion über die Forschung und Sinn und Zweck der Raumstation sowie ein ausführliches Kapitel über die Versorgungsraumschiffe zusätzlich.
Das bisher letzte Buch
Skylab: Amerikas einzige Raumstation
Mehr über diese und andere Bücher von mir zum Thema Raumfahrt finden sie auf der Website Raumfahrtbücher.de. Dort werden sie auch über Neuerscheinungen informiert. Die Bücher kann man auch direkt beim Verlag bestellen. Der Versand ist kostenlos und wenn sie dies tun erhält der Autor auch noch eine etwas höhere Marge. Sie erhalten dort auch die jeweils aktuelle Version, Bei Amazon und Co tummeln sich auch die Vorauflagen.
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