… sind Uranus und Neptun. Alle anderen Planeten wurden und werden von Orbitern umrundet, nur diese beiden nicht. Das ganze hat natürlich einen sehr einfachen Grund: ein Orbiter ist heute noch eine technische Herausforderung. Das liegt an der großen Entfernung von der Sonne. Will man sie auf einer schnellen Bahn erreichen, also in ein paar Jahren so ist die Ankunftsgeschwindigkeit so hoch, dass sie mit chemischen Treibstoffen nicht reduzierbar ist. Auf einer langsamen Bahn dauert die Reise zu lange (15 bzw. 30 Jahre). Doch selbst dann ist die Nutzlast gering und viel mehr als rund 1000 kg können auch die größten Trägerraketen nicht zu Uranus und Neptun transportieren.
Natürlich gibt es Alternativen. Doch für diese muss noch viel Entwicklungsarbeit geleistet werden. Das eine sind Mini-Orbiter die sich zu den Planeten hochspiralen und einen Ionenantrieb gespeist von RTG mitführen. Mehr als wenige Hundert Kilo dürfen die nicht wiegen. Das zweite ist das Aerocapture wo man in die Atmosphäre eintaucht und innerhalb von wenigen Minuten einige Kilometer Überschussgeschwindigkeit abbaut. ein Manöver, das so noch nicht probiert wurde und ohne Kenntnis über Druck- und Temperaturverlauf sehr riskant ist.
Was heute technisch möglich ist, ist eine Vorbeiflugsonde. Sinnvollerweise eine, welche Jupiter als Sprungbrett nutzt. Das reduziert die Startgeschwindigkeit um etwa 1 km/s und weil Jupiter ebenfalls ein Gasriese ist, kann er so auch besser erforscht werden. Beide Planeten und Jupiter haben Startfenster die sich alle 13-14 Jahre wiederholen. Zwischen 2019 (Neptun Startfenster öffnet sich) und 2024 (Uranus Startfenster schließt sich) können beide besucht werden.
Nun gab es schon mal eine Raumsonde, die beide Planeten besucht hat – Voyager 2. Warum also erneut nur eine Vorbeiflugsonde konzipieren? Nun es gibt eine Reihe von Gründen.
Es gibt seitdem enorme Fortschritte im Instrumentenbau
Voyager hatte noch wenig lichtempfindliche Videocon Röhren. Ihre spektrale Empfindlichkeit war schlecht. Heute können normale CCD Sensoren auch im nahen Infrarot aufnahmen machen und Aufnahmen von Hubble zeigen so teiefere Wolenschichten, die Voyagers Kamera nicht sehen konnte, weil im sichtbaren Bereich ein Nebel das Licht absorbiert. Cassinis CCD sind so lichtempfindlich dass man Aufnahmen der Saturnmonde im Gegenlicht von Saturn anfertigte.
Neben der Sensitivität haben Instrumente auch neue Fähigkeiten. MIMS fertigt eine dreidimensionale Ansicht der Magnetosphären an, Staubdetektoren ermitteln nicht nur Masse und Energie, sondern auch chemische Zusammensetzung und Vis/IR-Spekrometer sind nicht nur hochauflösender, sondern können heute auch Bilder in jedem Spektralbereich anfertigen, anstatt wie früher nur Punktmessungen anzufertigen.
Das bedeutet, das man heute nicht nur quantitativ mehr Ergebnisse erhält, sondern auch qualitativ bessere Ergebnisse und wahrscheinlich neue Erkenntnisse
Fortschritte in der Datenverarbeitung erlauben es mehr aus einer Vorbeiflugmission herauszuholen.
Das grundsätzliche Problem einer Vorbeiflugmission ist das sie zum einen nur ein Schnappschuss ist und zum anderen nur kurze Zeit der Planet wirklich bildfüllend ist. An der ersten Problematik kann man nicht viel ändern, am zweiten schon etwas mehr. Leichtgewichtige Teleskoptuben erlauben es größere Teleskope mitzuführen. Voyager hatte ein 176,5 mm Teleskop mit einem Gewicht von 28 kg und New Horizons ein 20,8 cm Teleskop mit 8,8 kg Gewicht. Auch die empfindlichen Chips benötigen weniger Fläche pro Pixel wodurch eine größere Vergrößerung resultiert.
Das zweite ist die Datenverarbeitung. Voyager sandte fast ausschließlich die Daten direkt zur Erde. Da Bandrekorder als mechanische Bauteile empfindlich sind, wurden sie nur eingesetzt wenn die Funkverbindung nicht möglich war, aber z.B. niemals um bei nahen Vorbeiflügen die Zahl der Bilder zu erhöhen, weil die Datenübertragungsrate zum Bandrekorder höher als zur Erde ist.
Heute ist es kein Problem SSD mit Hunderten von Gigabytes mitzuführen und dort alle Daten abzulegen und sie dann über Monate nach dem Vorbeiflug zur Erde zu übertragen. Durch Nutzung des K-Bandes und damit erheblich höherer Datenübertragungsrate kann so auch die Gesamtdatenmenge erheblich erhöht werden. SSD haben keine mechanischen Elemente, behalten ihren Inhalt auch ohne Stromversorgung und sind daher ein viel besserer Datenspeicher als Magnetbandgeräte und sind noch dazu viel schneller (sowohl bei der Datenrate wie auch beim Zugriff).