Vor 30 Jahren – der Vorbeiflug von Voyager 2 an Neptun

Ja es ist wirklich schon 30 Jahre her seit Voyager 2 an Neptun vorbeiflog. Was hat sich in der Zeit nicht alles geändert. Damals gab es die ersten Nachrichten über Massenflucht von DDR Bürgern aus Ungarn – ein Jahr später fiel die Mauer. Der Kalte Krieg endete und zehn Jahre später begann ein neuer, nun gegen den islamischen Terrorismus. 1989 war noch Orwells Buch „1984“ und die Verfilmung im selben Jahr präsent. Vorstellen konnte sich das keiner. Heute haben viele Amazon Echo zu Hause, und Amazon Mitarbeiter (und wohl bald auch die NRA) können alles Gesprochene mithören. Kameras im Fernseher nehmen dazu noch die ganze Szene auf und keiner regt sich auf. Vor 30 Jahren demonstrierten bei uns die Leute gegen die Volkszählung mit vergleichsweise harmlosen Fragen. Kurz: die Welt hat sich in 30 Jahren gravierend geändert.

Der Vorbeiflug von Voyager 2 an Neptun war etwas Besonderes. Es war der einzige Vorbeiflug im ganzen Programm, bei der das Team die Möglichkeit hatte die Bahn frei zu wählen. Vorher war die Geometrie immer festgelegt, weil man von einem Planeten zum nächsten kommen musste. So gab es schon beim Start 1977 den Termin des Vorbeiflugs an Neptun. Er stand durch die Himmelsmechanik fest.

Es gab intensive Diskussionen, denn Voyager hatte 12 Experimente an Bord, die verschiedenste Phänomene messen. Auch das ein Relikt einer vergangenen Zeit, heute haben Sonden nur wenige Experimente an Bord und erheben nicht den Anspruch alles über einen Himmelskörper herausfinden zu wollen. Es gab Experimente zur Untersuchung der Teilchenumgebung und des Magnetfeldes. Andere stellten die chemische Zusammensetzung von Atmosphären und Oberflächen fest und wieder andere nahmen Bilder auf. Der Kernpunkt war: wie nahe sollte man Neptun passieren. Die Forderungen gingen von „so großer Abstand wie nur möglich“ (die von den Teilchen- und Wellenexperimenten kamen – dadurch war die Aufenthaltszeit in der Umgebung von Neptun maximal, da er die Sonde bei einer nahen Passage beschleunigte) bis zu „Sturz in die Atmosphäre“, die von den Atmosphärenexperimenten kamen, die so viel näher am Objekt waren. Die Distanz war deswegen so bedeutend, weil nach der Passage Neptuns das nächste Ziel Triton war. Der Mond wurde wenige Stunden nach der Passage von Neptun passiert. Da er sich auf einer geneigten retrograden Umlaufbahn befand, bedeutete eine nahe Neptunpassage eine starke Umlenkung der Sonde und eine nahe Passage an Triton. Da Triton der einzige Mond war, der nahe passiert werden konnte – Neptun hatte bis zum Vorbeiflug von Voyager 2 nur zwei bekannte Monde und der zweite Mond, Nereid war zu weit entfernt um ihn passieren zu können, galt ihm die volle Aufmerksamkeit nach der Passage Neptuns. Das war überzeugend und so setzte sich die nahe Passage durch. Doch wie nah? Optimal wäre eine Passage in 1.000 bis 1.300 km über der Wolkenobergrenze. Tiefer wollte man aus Sicherheitsaspekten nicht gehen. Doch man musste die Passage schon im Sommer 1986 festlegen und damals gab es Hinweise für Ringe, die genau in der Zone waren, die die Sonde passieren würde, wenn sie den Äquator kreuzt. Dort liegt die Ringebene. Aus Sicherheitsgründen wurde so die Distanz auf 4.800 km angehoben, das ergab einen Abstand von 5.000 km zu der vermuteten Zone mit den Ringen, dafür stieg der Abstand bei Triton auf 38.500 km an.

Bedingt durch die nahe Passage war Voyager 2 auch bei der Passage voll ausgelastet. Bei früheren Vorbeiflügen gab es in regelmäßigen Abständen vorher schon niedrige aufgelöste Aufnahmen der Hauptmonde. Die entfielen bis auf wenige Aufnahmen von Triton. Die nahe Passage bot optimale Bedingungen für die Untersuchung der Atmosphäre, dann eine lange Bedeckungsperiode, in der Sender ihr Signal zur Erde schicken konnte und man sie so zusätzlich durchleuchten konnte. Erst lange nach dem Vorbeiflug an Neptun richtete sich das Hauptaugenmerk auf Triton.

Ich habe schon vor einem Jahrzehnt einmal alle Voyager Bilder aus dem NASA Datenarchiv herunterladen und konvertiert und ich wunderte mich immer, warum es so wenige Aufnahmen von Triton aus der nächsten Nähe gibt. Es sind insgesamt nur 55 Teleaufnahmen und noch eine Handvoll Weitwinkelaufnahmen. Für den Blog habe ich nun mal einen Blick in die offizielle Ankündigung zum Vorbeiflug geworfen, übrigens viel besser lesbar als heutige Publikationen der NASA zu ähnlichen Ereignissen und auch viel detaillierter – noch etwas, was in 30 Jahren rapide schlechter wurde. Es sind in der Tat nur drei Bildsequenzen. Eine in Farbe über die halbe Oberfläche und zwei Mosaike von dem Zentrum der Scheibe und dem Terminator. Man hat nicht ein vollständiges Mosaik des Mondes angefertigt. Bei 38.500 km Minimaldistanz hätte ein Bild einen Ausschnitt von etwa 300 km x 300 km abgebildet, bei 33 % Überlappung hätte man also 49 Aufnahmen benötigt, um den Mond komplett zu erfassen. Da die Distanz zunimmt und Voyager 2 recht schnell unterwegs war – etwa 6,5 km/s relativ zu Triton und die besten Bilder es nicht am nächsten Punkt, sondern aus 53.500 km Distanz gab, hätte man in der Praxis weniger Aufnahmen benötigt.

Ich habe mir die Angaben zu den Aufnahmen angesehen und gefunden, dass sie in einem Abstand von 96 s aufgenommen wurden. Das entspricht der Datenrate des Bandrekorders der 100 Aufnahmen zwischenspeichern konnte. Die Datenrate zur Erde war trotz Kompression und dem Zusammenschalten von Empfangsantennen geringer. Also ich hätte wahrscheinlich den Bandrekorder voll ausgenutzt, zumal es nur noch ein Experiment gab, das eine ähnlich hohe Datenrate erzeugte, das war das Plasmawellenexperiment und das war zu dem Zeitpunkt nicht aktiv.

Trotzdem waren die Bilder eine Sensation. Triton war ganz anders als alle Monde vorher. Fast ohne Krater, mit verschiedenfarbigen Regionen, Runzeln, hellen und dunkeln Flecken – wie man später feststellte, waren das Geysire. Heute, nachdem man auch Bilder von Pluto hat, fallen die Parallelen auf – auch hier eine zweifarbige Oberfläche, auch hier komische Geländeformationen, die man zuerst nicht erklären kann und ebenfalls eine Atmosphäre, bei Pluto sogar noch ausgedehnter als bei Triton. Da ist aber auch nicht Neptun in der Nähe, der mit seiner Gravitationskraft die Gase „absaugen“ kann.

Voyager sticht in vielen heraus. Natürlich dadurch, dass das Programm vier Planeten anflog. Das ist für die nächsten 134 Jahre ausgeschlossen, zumindest nicht vertretbarem Geschwindigkeitsbedarf. Aber die Sonde brillierten auch durch ihre Technik. Als sie beschlossen wurden, dauerte die längste Raumsondenmission, die von Mariner 9 gerade mal eineinhalb Jahre. Für Voyager wurde eine Arbeit über 5 Jahre gefordert, schon das war ehrgeizig. Inzwischen haben sie 42 Jahre auf dem Buckel. Dann die Technik. Drei Computersysteme jeweils redundant vorhanden, für unterschiedliche aufgaben. Ein Sendesystem das aus Jupiterentfernung, einem Mehrfachen der Marsentfernung die achtfache Datenrate von Viking, der letzten Mission. Vergleichen mit der letzten Jupitermission (Pioneer 10/11) war der Sprung mit dem Faktor 108 sogar noch höher.

Und sie arbeiten immer noch. Natürlich sind die meisten Experimente abgeschaltet, die Kameras als Erste schon 1990, weil sie ja nichts mehr aufnehmen konnten. Die anderen Experimente folgten sukzessive, vor allem um Strom zu sparen. Um 2025 wird man kein Instrument mehr betreiben können. Ich bin trotzdem dafür das die NASA die Raumsonden weiter kontaktiert, auch wenn sie nur noch Telemetrie senden können. Wahrscheinlich nicht ewig, auch wenn es interessant wäre, zu wissen, wie lange sie noch arbeiten können, aber ich denke das 50-ste Jubiläum – die Sonden starteten am 20.8.1977 und 5.9.1977 sollten sie noch erleben.

Ich habe auch an anderes zurückgedacht. Die Voyager-Ergebnisse gab es damals vor allem auf Papier. In Sientific American oder in Fachbüchern. Ich habe 1983 jeweils 30 Mark für zwei dünne Bände (je 96 Seiten) ,mit den Ergebnissen von den Vorbeiflügen an Jupiter und Saturn ausgegeben. Das wären heute sicher um die 60 bis 90 Euro. Hat mir nichts ausgemacht, das wahr es mir wert. Heute beschweren sich Leute, wenn sie umsonst in einer Website viel mehr Informationen als in vielen Büchern finden über die Rechtschreibung.

Mit den beiden Voyagers begann mein Interesse für Raumfahrt, genauer gesagt mit dem Farbteil des Buchs „Planetenlexikon“ das ich mir im Juli 1980 kaufte. Bei den Vorbeiflügen an Saturn fotografierte ich mit einer Pocketkamera die Aufnahmen in den Nachrichten vom Fernseher ab, weil ich nicht Monate oder Jahre bis zu einem Buch warten wollte. . Wie man sich denken kann, wurden die meisten Bilder nichts. Die Kamera war dafür nicht geeignet und von den Tücken des Zeilensprungs hatte ich auch keine Ahnung. Über die ganzen Achtziger verfolgte ich die Sonden. Zugegeben – viel mehr gab es damals auch nicht zu verfolgen. Richtig viele Sonden kamen erst in der zweiten Hälfte der Neunziger zum Start. Doch da gab es schon Internet und ich konnte damals aus dem Vollen stöbern. Doch auch das ist mittlerweile 20 Jahre her und das Rad dreht sich rückwärts. Über eine aktuelle Raumsonde könnte ich weniger schreiben als über Voyager. Ebenso über Ariane 6 weniger als über Ariane 1. Wer Lust hat, sollte mal die eingescannten PDF der JPL Bulletins ansehen. Vergleichen, mit dem was man heute über Missionen erfährt, waren die episch und sie waren aktuell: Die Tritonaufnahmen, die am 25.sten entstanden und erst am Morgen des 26.sten überspielt wurden erschienen am gleichen Tag im Bulletin. Zum Vergleich: Heute meldet Skyweek, das die Mascot-Aufnahmen der Landung auf Ryugu veröffentlicht wurden. Wahnsinn, lediglich 10 Monate nach der Landung am 3.10.2018. Oder was ist mit den Aufnahmen von CASSIS, der Kameras des TGO? Die kann man an den Fingern der Hand abzählen. Dabei haben die Schweizer sogar angekündigt, das die Community mitbestimmen darf, was abgelichtet wird. Ja versprechen kann man viel. Wie vieles andere in den letzten 30 Jahren ist es nicht schlimmer geworden.

Manchmal komme ich mit vor wie die Fans des Fußballs. Es ist nicht mehr das gleiche wie früher. Fußball ist heute nur noch kommerziell, Raumfahrt geheim oder es gibt nur Werbeslogans oder geschönte, seichte Pressemitteilungen. Man sollte sich von beidem verabschieden und seine Zeit in etwas anderes investieren. Aber wie die meisten Fußballfans bleibe ich noch dabei. Wahrscheinlich wird es auch weitergehen wie beim Fußball. Wer Bundesliga und Co ansehen will, muss zahlen. Echte Ergebnisse und Fakten aus der Raumfahrt wird es wahrscheinlich auch bald nur noch in Nature, Science oder ähnlichen Publikationen geben. Die europäische Raumfahrt hat dieses Niveau ja schon erreicht.

Wer in Erinnerungen schwelgen will: Die Tagessschau von damals.

10 thoughts on “Vor 30 Jahren – der Vorbeiflug von Voyager 2 an Neptun

  1. Hallo Bernd:
    Rechtschreib Modus an:
    Heute erwartet man, daß Rechtschreibfehler selbstverständlich nicht mehr vorkommen.
    Nicht mehr Fakten, sondern die Form ist wichtig. Gerade bei kostenlosen Angeboten!
    Außerdem kann man mit einem Kommentar soo schön meckern, und behaupten, daß man in Orthogravieh die Weisheit mit Löffeln gefressen hat.
    Rechtschreib Modus aus:
    Laß Dich von solchen Kommentaren nicht verunsichern, zum Korrekturlesen gehört mehr als nur perfekte Orthographie!

    Ach ja, wer Rechtschreibfehler findet, darf sie auch behalten, oder 1 Pf pro Fehler in Deine Blog-Kasse zahlen!
    Und weiter so, Du bist auf jeden Fall richtig, wie Du bist!

    Servus, Ralf mit Z

      1. Im Allgemeinen störe ich mich nicht so sehr an der Rechtschreibung in Blog-Artikeln. Weder hier noch anderswo. Ich schreibe ja selbst auch nicht immer perfekt…

        Allerdings gibt es auch immer wieder sinnentstellende Fehler. Oder Fehler, die den Lesefluß zerstören. Die lenken dann vom eigentlichen Thema des Textes ab.
        Dann schreibe ich den Autor schon mal an.

        Beispiel in diesem Text: „aus dem Vollen stöbern“. Das kenne ich nicht. Vermutlich gemeint ist „aus dem Vollen schöpfen“? Vermutlich wurde hier nachträglich die Formulierung noch mal umgeschrieben?
        Manchmal passen die Wörter am Satzende nicht mehr zu denen am Satzanfang.

        Dies gilt umso mehr, als diese Blog-Artikel doch auch langfristig via Suchmaschine als übersichtliche Information verwendbar sein sollen. Sonst würde sich doch auch die viele Arbeit, die Du hier oft investierst, nicht so recht lohnen.

        Ich weiss nicht, ob Du die Blog-Artikel nach der 1. Veröffentlichung noch korrigierst, oder nicht („fire and forget“). Ich würde es empfehlen und die Hinweise der Blogleser dann mit einarbeiten. Wie gesagt: wenn Du schon soviel Arbeit investierst, sollte es doch langfristig verwendbar sein. Nutze die „Schwarmintelligenz“ 😉

        Andererseits sparst Du nicht mit Kritik / Sticheleien an anderen Leuten / Firmen (ob berechtigt, oder nicht, lassen wir hier mal aussen vor). Da sollte es Dich nicht wundern, wenn Leser, deren Sympathien anders liegen, sich ein wenig „angemacht“ fühlen und das Haar in der Suppe suchen. Und Du hast halt einige Haare in der Suppe.

        1. Hallo Hans,

          Den Blog sehe ich mehr als meine Gedanken zu Themen oder Fragen die mich umtreiben, er erhebt nicht den Anspruch auf Dauer gültig zu sein. Das liegt schon an der Vielzahl der Beiträge die die auf der Website längst übertroffen hat. Ab und an steckt so viel Arbeit in einem Blog das er zu Webseite wandert. Wer einen noch entdeckt, kann dies gerne melden (https://www.bernd-leitenberger.de/blog/vom-blog-in-die-website/)

          Ich lese einen Beitrag meistens einmal durch. ab er wenn es sachliche Fehler gibt korrigiere ich gerne nach. Ab und an ergänze ich auch etwas, so beim Artikel über Xenon, nachdem ich bei der Nachrecherche noch eine NASA-Untersuchung zu Krypton gefunden habe. (https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2019/08/19/xenon-teuer-und-selten/).

          Aber in der Regel sind die Blogartikel entweder sehr speziell (ich glaube kaum ein Leser interessiert sich für meine Bahn- oder Raketenberechnungen) oder eben bezogen auf ein Ereignis – wen interessiert es heute noch, das ich schon 2011 die Nutzlast der Falcon 9 richtig berechnet habe, wenn die heutige Rakete nicht mehr mit der damaligen Version gemeinsam hat?

          Darüber hinaus kann jeder hier publizieren. (https://www.bernd-leitenberger.de/blog/gastautoren-gesucht/) An der begrenzten Zahl dieser Artikel (momentan 115 von anderen Autoren, 3364 von mir) sieht man das dann doch das Interesse stark abnimmt. Ich nehme das auch als Maßstab. Wer nur meckert, aber selber nichts leisten will, den nehme ich nicht so richtig ernst.

          Ach ja „aus dem vollen stöbern“ war schon so gemeint. „Aus dem vollen schöpfen“ suggeriert, das man auch alles nimmt was man finden kann. Bei vielen alten NASA-Projekten liefert eine Suche auf den NASA-Servern aber so viele Suchergebnisse, das ich in diesen wirklich stöbern muss um das zu finden was ich wirklich suche, einfach weil es zu dem Thema viel zu viel publiziert wurde. Dann lese ich viele Dokumente nur kurz an um zu entscheiden ob sie relevant sind oder nicht, ich „stöbere“ also.

  2. Ich (Baujahr 1976) fand damals die Voyager Aufnahmen auch sehr interessant, und fand es sehr spannend, wie die Raumsonde sich durch die Schwerkraft verschiedener Himmelskörper beschleunigt / die Richtung verändert hat. Allerdings wäre es auch interessant gewesen, viel mehr Bilder und andere Daten von jedem einzelnen Planeten und Mond zu bekommen (auch wenn beim Start der Sonden noch nicht alle Monde bekannt waren).
    Könnte man nicht auch international zusammenarbeiten, und gemeinsam eine standartisierte Allzwecksonde entwickeln und bauen, mit Ionenantrieb, und Isotopenbatterien (besser noch die bereits getesteten KW Reaktoren der NASA), und einer Vielzahl an Instrumenten.
    Eine solche Sonde würde von der NASA z.B. den Reaktor bekommen, Struktur aus Russland, und Verschiedenste Instrumente unter anderem mit Kameras in verschiedenen Auflösungen und Spektren usw. aus aller Welt (Energieversorgung der Instrumente ist dank dem Reaktor ja kein grosses Problem mehr). Stärkere Sender für mehr Datenrate wären dann ja auch möglich.
    Dann baut die Gemeinschaft sagen wir mal 12 von den Sonden. Gestartet werden könnten sie jeweils teilweise von allen Partnern (je nachdem wie schwer sie dann sind).
    Die ersten sind dann für die genauen Untersuchungen aller Planeten gedacht (Mars und Erde fallen da aber weg, da bereits alles gut untersucht wurde). Die Sonden sollten aber in die Umlaufbahnen einschwenken können, um die Planeten längerfristig untersuchen zu können. Außerdem wäre es super, wenn die Sonden dann auch die jeweiligen Monde intensiv untersuchen könnten (Umlaufbahn mit dem Ionenantrieb nochmals eventuell mehrfach ändern können, um nacheinander möglichst alle Monde der Planeten näher untersuchen zu können. Abwerfbare Tanks für den Treibstoff der Ionentriebwerke wären dann eventuell sogar sinnvoll.

    Der Rest würde dann Richtung Kometen, Asteroiden und anderer interessanter Objekte wie Kuipergürtel-Objekte geschickt. Nach Erfüllung dieser Mission könnten sie weiter fliegen.

    Damit die Entwicklungskosten möglichst gering bleiben, und alles so schnell wie möglich starten kann, sollen nur bereits entwickelte und eingesetzte Sensoren genommen werden. Wenn man dann jeweils ein Sensorenpaket für 12 Sonden braucht, und die Sensoren je keine Entwicklungskosten mehr verursachen, sollten die Kosten ja schon überschaubar sein.

    Sagen wir mal, wir starten die Sonden mit Ariane 64, dann könnte man mit einer Doppelstartvorrichtung einen Satelilten aussetzen, und als zweites die Sonde mit einer zusätzlichen „Kickstufe“ auf Fluchtgeschwindigkeit bringen. Den Rest macht dann der elektrische Ionenantrieb. Die Startkosten für die Sonde könnte man so auch senken.
    Ariane 64 soll ja bei 6 Einsetzen im Jahr laut deinem Aufsatz über sie 110 Mio Euro kosten. Bei 11 Starts im Jahr 90 Mio. Euro. Sollten also 12 Sonden gebaut werden, und innerhalb von 3 oder 4Jahren gestartet werden, so könnte man dadurch die Produktionszahlen und die Wettbewerbsfährigkeit der Ariane 6 vergrößern, und wenn die Sonde jeweils im Doppelstart mit einem Satelliten gestartet werden kann man sich die Kosten noch mit dem anderen Satellieten teilen. Startkosten 45 Mio. Euro hört sich doch nach einem guten Deal für beide Seiten an.

    Bleibt nur die Frage, wie sähe so eine Sonde aus, und welche Instrumente würden auf ihr eingesetzt werden, welche Kommunikationseinrichtung mit der Erde, und wie schwer wäre sie?

    1. Die Tendenz Sonden zu standardisieren gab es schon immer. Es gab mal in den Neunzigern den Plan einer „Mariner Mark III“ Sonde für Saturn und Kometenmissionen. Eine Sonde für alle Ziele wird es nie werden, dazu sind einfach die Anforderungen zu unterschiedlich, sowohl was die Umgebungsbedingungen (Merkur: +350°C, Pluto -180°C) wie auch Anforderungen an die Experimente sind. Im Prinzip könnte man mit einem Sondentyp Venus bis Mars abdecken, mit einem zweiten den Asteroidengürtel bis Pluto.

      Auf Subsystemebene gibt es aber solche Standardisierung schon lange. Und es gibt auch erfolgreiche Nachbauten wie Magellan. Mars Express, Venus Express, Mars Global Surveyor.

      Die Frage wie eine solche Sonde aussähe wie schwer sie wäre und wie sie kommuniziert kannst Du selbst beantworten, weil das alles zusammenhängt.

  3. Das Problem mit wissenschaftlichen Fakten ist folgendes: Wissenschaftler haben seit Anfang der 2000-er Jahre ein viel höheres Interesse an Publikationen haben als früher, da diese daran gemessen werden (vorallem nach der Anzahl)
    Deswegen werden wohl viele Daten „geheim“ gehalten bis man die durchgearbeit hat und dann in einem Journal veröffentlicht. Ansonsten könnte ja jemand anderes kommen und mit den Daten was anfangen und schneller veröffentlichen, was dann die eigene Karriere behindert.
    Erst wenn wissenschaftliche Förderung wieder an anderen Kriterien gemessen wird, gibt es auch keinen Anreiz mehr Informationen zurückzuhalten.

    1. Die Berichterstattung über die Ergebnisse ist das eine. Aber ich schreibe ja vor allem über die Technik der Sonden. Auch weil man bei den Ergebnissen laufend am Ball bleiben muss und das bei 20+ aktiven Sonden kaum zu schaffen ist. Und da ist die Informationslage mau. Das gilt nicht für Sonden. Seit gestern versuche ein aktuelles Datenblatt der Vulcan Centaur zu erstellen. Hauptquelle: Schnittzeichnungen aus einem PDF ohne Zahlen oder Dimensionen …

        1. Nein das meinte ich nicht. Aber es bestätigt zumindest meine Berechnung zur Centaur. Das wichtigste für die Berechnung sind Massen und impulse und die bleibt auch das Dokument bis auf die Treibstoffmasse der Centaur schuldig.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.