{"id":12738,"date":"2017-09-05T15:53:38","date_gmt":"2017-09-05T13:53:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=12738"},"modified":"2017-09-05T19:55:05","modified_gmt":"2017-09-05T17:55:05","slug":"vor-40-jahren-start-der-erfolgreichsten-weltraummission","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2017\/09\/05\/vor-40-jahren-start-der-erfolgreichsten-weltraummission\/","title":{"rendered":"Vor 40 Jahren: Start der erfolgreichsten Weltraummission"},"content":{"rendered":"<p>Forty years and counting \u2026 So k&ouml;nnte man den heutigen Artikel zusammenfassen. Vor 40 Jahren startete Voyager 1, als Zweite des Paares. Voyager 1 war schon am 20.8.1977 gestartet, doch da sie von Voyager 1 bald &uuml;berholt werden w&uuml;rde hatte man die Nummerierung ausgetauscht. Voyager 1 machte auch das erste Foto der Mission \u2013 am 18.9.1977, 13 Tage nach dem Start, als sie schon 11,66 Millionen km von der Erde entfernt war. Es war das erste <a href=\"https:\/\/photojournal.jpl.nasa.gov\/catalog\/PIA00013\">Foto, das Erde und Mond gemeinsam zeigt<\/a>. Voyager 1 machte auch die letzten Aufnahmen der Mission: am 14.2.1990 machte es ein <a href=\"https:\/\/photojournal.jpl.nasa.gov\/catalog\/PIA02228\">Mosaik des Sonnensystems<\/a>, 6.4 Milliarden km von der Erde entfernt.<!--more--><\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft size-medium\" src=\"\/img\/PIA01967.jpg\" width=\"565\" height=\"790\" \/>Die Missionen sind in vielem einmalig. Keine Einzige ist so lange aktiv. 40 Jahre ist wirklich lange und zwar waren einige Komponenten am St&uuml;ck so lange in Betrieb, man kann zwar Experimente abschalten und wieder aktivieren, aber Kommandoempf&auml;nger und den dahinter liegenden Computer nicht. Von den 12 Rechnern an Bord (drei Systeme je Raumsonde, jeweils redundant vorhanden) sind noch 10 aktiv \u2013 ich bezweifele das man das von einem Apple II, Tandy TRS-80 oder Commodore PET, die im selben Jahr erschienen, behaupten kann. Nat&uuml;rlich werden die Raumsonden nicht j&uuml;nger. Die entscheidende Ressource ist die laufend abnehmende Leistung der RTG. Sie verlieren pro Jahr 4 Watt an Leistung. 2020\/2021 muss man nacheinander die noch verbliebenen Experimente abschalten. Die H&auml;lfte der Experimente, die nur f&uuml;r die Planeten ausgelegt waren, wie Kameras, IR- und UV-Spektrometer, Photometer wurden schon nach dem Neptunvorbeiflug abgeschaltet. Ab 2025 reicht der Strom dann nicht mehr aus, um ein einziges Experiment zu betreiben. Sp&auml;testens dann wird eine Diskussion beginnen, ob man die Mission weiter betreiben soll. Es gab mehrmals den Vorschlag sie abzuschalten, um Geld zu sparen, obwohl sie mittlerweile durch starke Reduktion des Missionsteams recht preiswert sind (4,7 Millionen $\/Jahr). Telemetrie &uuml;ber die Sonde selbst sollte man bis 2036 empfangen k&ouml;nnen, also rund 60 Jahre nach dem Start.<\/p>\n<p>Auch in anderen Dingen sind die Sonden herausragend. Ihr Sendesystem wurde danach nur noch marginal &uuml;bertroffen. Galileo sollte 134,4 kbit\/s vom Jupiter &uuml;bertragen, Voyager schaffte 115,2 kBit\/s. New Horizons war mit 38,9 kbit sogar noch schlechter. Gegen&uuml;ber dem Sendesystem von Mariner 10, dem vorherigen Rekord, war es um den Faktor 100 besser. Nat&uuml;rlich war die Mission herausragend. Sie basierte auf dem einfachen Fakt, dass Mitte der Achtziger Jahre alle &auml;u&szlig;eren Planeten im gleichen Sektor waren. Eine Raumsonde konnte sie so nacheinander besuchen. Diese Gelegenheit wiederholt sich nur alle 176 Jahre \u2013 das ist ein Umlauf des Neptuns, praktischerweise zwei Uranusuml&auml;ufen oder f&uuml;nf Uml&auml;ufen des Saturn. So kam man auch Ende der Sechziger auf die Idee, eine Raumsonde zu den &auml;u&szlig;eren Planeten zu schicken. Von dem Outer Planets Grand Tour Projekt blieben nur die Voyager &uuml;brig. Dieses war der NASA zu teuer. Voyager war billiger. Die Sonden hatten als Prim&auml;rmission nur eine Passage von Jupiter und Saturn mit einer Design-Lebensdauer von 5 Jahren. Daf&uuml;r kosteten sie beim Start rund 486 Millionen Dollar, weniger als die H&auml;lfte von Viking und weitaus preiswerter als die Galilo-Mission, die folgen sollte (1354 Millionen Dollar). Da man die Sonden nur bis Saturn betrieben wollte, entfielen auch einige Optionen, die man wahrnehmen konnte. Das waren andere Bahnen.<\/p>\n<p>Es gab bei einem Start zwischen 1977 und 1979 folgende Basistrajektorien:<\/p>\n<ul>\n<li>Jupiter \u2013 Saturn \u2013 Pluto<\/li>\n<li>Jupiter \u2013 Saturn \u2013 Uranus \u2013 Neptun<\/li>\n<li>Jupiter \u2013 Uranus<\/li>\n<li>Jupiter \u2013 Uranus \u2013 Neptun<\/li>\n<li>Jupiter \u2013 Neptun<\/li>\n<\/ul>\n<p>Genutzt hat man die Jupiter-Saturn-Route f&uuml;r Voyager 1 und die Jupiter-Saturn-Uranus-Neptun-Route f&uuml;r Voyager 2, wobei die beiden letzten Ziele keine offiziellen Missionsziele waren. Die Einscheidung die Mission jeweils zu verl&auml;ngern, fiel erst wenige Monate vor dem Saturn\/Uranusvorbeiflug. Voyager 1 \u201eopferte\u201c man, weil man einen nahen Vorbeiflug an Titan haben wolle. Aufgrund der Vorbeifluggeometrie f&uuml;r Uranus konnte man sonst Titan nur in gro&szlig;em Abstand passieren, wie es auch Voyager 2 tat. Der Vorbeiflug in einem Abstand von weniger als 4000 km war der n&auml;chste, w&auml;hrend der ganzen Mission, machte aber eine Passage notwendig, die Voyager 1 aus der Ekliptik herausf&uuml;hrt. Wie sich zeigte, war Titan optisch ein v&ouml;lliger Reinfall \u2013 die Smogschicht konnte von den Kameras nicht durchdrungen werden. Selbst Cassinis weiterentwickelte Kamera, mit Filtern im IR, sieht heute nur Schemen. Aber man konnte mit den Spektrometer die genaue chemische Zusammensetzung analysieren.<\/p>\n<p>Was man vers&auml;umt hat, war eine dritte Mission. Wie bei allen fr&uuml;heren Missionen hat man ein drittes Flugexemplar gebaut f&uuml;r den Fall, dass man eine der Sonden austauschen muss. Bei Viking z. b. vorgekommen, als man einen Batteriedefekt vor dem Start bemerkte. Dieses h&auml;tte man sp&auml;ter starten k&ouml;nnen. Auch das wurde gemacht mit dem Reserveexemplar von Mariner 3+4 das man als Mariner 5 zur Venus schickte.<\/p>\n<p>So schlug das JPL vor, das Reserveexemplar zum Flugexemplar umzubauen, das am 3.11.1979 starten w&uuml;rde, am 10.4.1981 Jupiter und Mitte 1985 Uranus erreichen w&uuml;rde. Eine der beiden Voyagers w&auml;re dann erst 1978 gestartet, sodass man drei Starts in drei Jahren hatte, und so die Kosten sich &uuml;ber einen l&auml;ngeren Zeitraum verteilen w&uuml;rden. Diese zus&auml;tzliche Mission w&uuml;rde nur 177 Millionen Dollar mehr kosten, davon 80-100 Millionen alleine f&uuml;r die &Uuml;berwachung, die nun vier Jahre l&auml;nger laufen w&uuml;rde. Das alleine die &Uuml;berwachung teuer wird zeigte sich schlie&szlig;lich: 1990 als man die Grand Tour abschloss, hatte die Mission 865 Millionen Dollar gekostet (allerdings reale Dollar, alle vorigen Angaben basierten auf dem Preisindex von 1977).<\/p>\n<p>Was w&auml;re gewesen, wenn man eine Voyager 3 gebaut und gestartet h&auml;tte?<\/p>\n<p>Es g&auml;be prinzipiell drei m&ouml;gliche attraktive Routen:<\/p>\n<p><b>Jupiter-Saturn-Pluto<\/b>: Start w&auml;re im September 1977 gewesen. Je nach Route Passage von Jupiter im Februar\/M&auml;rz 1979 und Saturn im September 1980 oder Juli 1981. Pluto w&auml;re im M&auml;rz oder September 1986 erreicht worden.<\/p>\n<p>Vergleichen mit New Horizons w&auml;ren Voyagers F&auml;higkeiten bei den Kameras deutlich kleiner gewesen. New Horizons kann zwar die Daten nur dreimal langsamer &uuml;bertragen als Voyager, aber die hat einen gro&szlig;en und schnellen Datenspeicher an Bord. Voyager hatte nur ein langsames Bandlaufwerk, das nur selten eingesetzt wurde, eigentlich nur, wenn keine direkte Funkverbindung m&ouml;glich war. Man setzte es nicht mal beim Tritonvorbeiflug ein, wo man durch die langsame &Uuml;bertragung nur wenige Bilder trotz naher Passage &uuml;bertragen konnte. Voyager h&auml;tte nur wenige Bilder von Pluto anfertigen k&ouml;nnen, vielleicht 200 im Ganzen. Aber Voyager hatte ein leistungsf&auml;higes IR-Spektrometer, anders als das von New Horizons empfindlich auch im fernen IR. Damit h&auml;tte man viel bessere Daten der Atmosph&auml;re erhalten die noch dazu, nahe des Perihels von Pluto viel ausgedehnter und wahrscheinlich reicher an Spurengasen gewesen w&auml;re die drei&szlig;ig Jahre sp&auml;ter wohl schon zum Teil kondensierten. Dazu kommen andere Experimente, die New Horizons nicht hat, wie das Photopolarimeter und Plasmawellensubsystem. Ich f&uuml;rchte aber auch, dass man, wenn eine Voyager Pluto passiert h&auml;tte, man niemals <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/new-horizons2.shtml\">New Horizons<\/a> gebaut h&auml;tte \u2013 Uranus und Neptun haben seitdem ja auch keinen Besuch mehr erhalten.<\/p>\n<p><b>Jupiter-Saturn-Uranus-Neptun<\/b>: Neben der Route die Voyager 2 einschlug, h&auml;tte auch Voyager 1 diese nehmen k&ouml;nnen. Die Voyageur 3 h&auml;tte dann Titan passiert (oder nachdem man ja Aufnahmen ohne Strukturen von Voyager 1+2 gehabt h&auml;tte) w&auml;re man vielleicht gar nicht an dem Mond nahe vorbeigeflogen). Sie h&auml;tte Uranus schon Februar 1984 und Neptun im November 1986 erreicht, weil sie schneller unterwegs w&auml;re. Der Vorteil w&auml;re, das man zwischen beiden Vorbeifl&uuml;gen Zeit hat. In denen kann man die Daten der ersten Sonde auswerten und Schl&uuml;sse ziehen. Bei Voyager 2 nutzte man das, um das Beobachtungsprogramm abzu&auml;ndern. So schaute Voyager 2 mehr nach Io, nachdem Vulkane auf den Voyager 1 Aufnahmen entdeckt wurden. Bei Saturn schaute man mehr nach den Speichen und legte eine Trajektorie fest, bei der das Photopolarimeter durch eine Sternbedeckung durch die Ringe deren Zahl ermitteln konnte. Interessant w&auml;re es zu wissen, ob es den gro&szlig;en Blauen Fleck auf Neptun schon Ende 1986 gab \u2013 er war auf den ersten Hubble Aufnahmen von 1992 n&auml;mlich verschwunden. Man h&auml;tte einen weiteren Uranusmond n&auml;her passieren k&ouml;nnen (weil sie Ende der Achtziger aber mit dem Pol zur Sonne schauten, h&auml;tte man keinen vollst&auml;ndig kartieren k&ouml;nnen und aufgrund der gekippten Rotationsachse kann jede Sonde nur einen Uranusmond nahe passieren. Der naheliegende Kandidat w&auml;re Ariel gewesen. Bei Neptun h&auml;tte man eine vollst&auml;ndige Karte von Triton anfertigen k&ouml;nnen von dem wir auch nur eine H&auml;lfte genau kennen.<\/p>\n<p><b>Jupiter-Uranus-Neptun<\/b>: Verzichtet man auf den Saturnvorbeiflug, so w&auml;re auch ein Start 1978 und 1979 in frage gekommen \u2013 man h&auml;tte dann beide Planeten ein halbes (1979) bis ein Jahr (1978) vor Voyager 2 passiert. Das w&auml;re bei fertig ausgearbeiteter Missionsplanung f&uuml;r die ersten beiden Sonden die wohl beste Route f&uuml;r eine dritte Sonde gewesen, die ja nach den ersten beiden Sonden fliegen kann.<\/p>\n<p>Es kam nicht dazu. Teile von Voyager flogen trotzdem nochmals. Die Hauptantenne mit <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/magellan.shtml\">Magellan<\/a>, die Weitwinkelkamera mit <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/stardust.shtml\">Stardust<\/a>. So hat die Sonde zumindest bei diesen Projekten noch Geld eingespart.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg08.met.vgwort.de\/na\/2230b5e216c34445a16d660a04563e20\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><\/p>\n<p>Ich w&uuml;rde mich freuen, wenn ich in 10 Jahren Voyager zum 50-sten gratulieren kann, auch wenn dann kein Instrument mehr aktiv sein wird.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Forty years and counting \u2026 So k&ouml;nnte man den heutigen Artikel zusammenfassen. Vor 40 Jahren startete Voyager 1, als Zweite des Paares. Voyager 1 war schon am 20.8.1977 gestartet, doch da sie von Voyager 1 bald &uuml;berholt werden w&uuml;rde hatte man die Nummerierung ausgetauscht. 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