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Voyagers Mission: Jupiter und Saturn

Nach dem Start: Die erste Cruise Phase

Wenige Tage nach dem Start machten beide Sonden bei den ersten Instrumententests einige Testbilder von Erde und Mond. Am 18.9.1977 übertrug Voyager 1 die ersten Testbilder von Erde und Mond zur Erde. Am 15.12.1977 überholte Voyager 1 ihre Schwestersonde. Zu diesem Zeitpunkt waren die Sonden schon 1.75 AE von der Erde entfernt, also außerhalb der Marsbahn. Bei Voyager 1 wurde der Start zum Krimi. Voyager 1 gelangte auch auf eine weiter entfernte Bahn um die Sonne mit einem sonnenfernsten Punkt in 1340 Millionen km Entfernung und erreichte mit 14517 m/s eine höhere Startgeschwindigkeit als ihre Schwester Voyager 2, die sich nur auf 939 Millionen km von der Sonne entfernt und nur eine Startgeschwindigkeit von 14485 m/s brauchte. Dadurch würde Voyager 1 aber auch Jupiter 3 Monate früher erreichen.

Erde und MondVoyager 2 entwickelte sich schon bald nach dem Start zum Sorgenkind. Zuerst gab es Probleme mit dem Ausleger, der die Instrumente trug. Er ließ sich nicht ausfahren, als dies endlich gelang, entdeckte man 207 Tage nach dem Start, das man zu lange nicht mit der Sonde korrespondiert hatte. Ursache war eine Überlastung des Teams am Boden: Galileo hatte begonnen und der Projektmanager für Voyager arbeitete 90% seiner Zeit an Galileo. Missionsspezialisten, die an Voyager arbeiten sollten, arbeiteten Vollzeit an Galileo.

Man hatte aber auch keine Erfahrungen mit einer Raumsonde mit Fehlerkorrekturmechanismen und eigenständiger Computerintelligenz, weitausgereifter als alles, was es vorher hab und so schlug die Eigenintelligenz der Sonde zu:

Der Fehlerkorrekturalgorithmus des CCS interpretierte eine Woche ohne Kontakt mit der Erde folgerichtig als Ausfall des Hauptempfängers und schaltete diesen am 2.4.1978 in 2.81 AE Entfernung ab. Der Reserveempfänger hat jedoch ein fehlerhaftes Bauteil und kann die Frequenz des Senders nicht anpassen. Im Normalfall misst der Empfänger die Intensität des Signals und verfolgt diese auf verschiedenen Frequenzen und bleibt immer bei der Frequenz mit der höchsten Signalstärke. Da die Frequenz durch die Bewegung der Sonde, der Erde und die Drehung der Erde durch die Dopplerverschiebung sich laufend ändert, fiel so immer wieder der Funkkontakt aus, nachdem Voyager 2 die Frequenz nicht mehr ändern kann.

Am 6.4.1978 schwenkte man durch Kommando wieder auf den primären Sender um. Dieser fiel aber einige Tage später endgültig aus und so musste man mit dem defekten Reservesender leben. Man löste das Problem, indem man nun beim Senden von der Erde aus künstlich die Frequenz so verändert, das beim Raumschiff immer dieselbe ankommt. Dabei muss man die Frequenz so genau halten, dass ein Frequenz Intervall von 96 Hz eingehalten wird - bei einer Sendefrequenz von 8.418 GHz entspricht dies einer Genauigkeit von 1:85 Millionen. Schon eine Erwärmung um 0.25 Grad Celsius an Bord reicht aus die Empfangsfrequenz um 96 Hz zu verschieben. Neben der laufenden Anpassung an die Relativgeschwindigkeit der Sonde war es so auch notwendig die Temperatur an Bord konstant zu halten.

Anfangs gab es daher immer wieder Abbrüche der Kommunikation mit Voyager 2. Mit steigender Sonnenentfernung entspannte sich aber das Temperaturproblem.

Als am 23. Februar 1978 eine Kalibrier-Übung bei Voyager 2 angesetzt wurde, klemmten die Zahnräder des Antriebes der Plattform, auf welcher die Fernsehkameras montiert sind. Nach 27 Grad verlangsamte sich die Bewegung und kam 5 Grad später zum Stop. Vorgesehen war ein Schwenk um 62 Grad. Während der folgenden drei Monate kam man zur Schlussfolgerung, dass sich ein weicher Fremdkörper zwischen den Zähnen festgesetzt hatte. Durch wiederholte Betätigung des Antriebes wurde der Fremdkörper anscheinend zerquetscht und der Antrieb wieder freigegeben.

150 Tage nach dem Start fand das erste Korrekturmanöver statt, kurz vor Jupiter dann ein zweites um den Kurs zu Saturn festzulegen. Bei Voyager 2 zum Beispiel am 27.6.1979 um 2.07 km/h (3.19 sec lang die 16 Düsen gezündet). Ansonsten war die "Cruise Phase" nach dem Start ereignisarm. In den ersten 30 Tagen wurden die Instrumente ausgefahren und geprüft, danach gab es alle 2 Monate eine 20 Stunden dauernde Wissenschaftsphase, in der das UVS und PPS den Sternenhimmel untersuchen und die Teilcheninstrumente eingeschaltet wurden. Die Beobachtung von Jupiter begann 80 Tage vor dem Vorbeiflug. nun bekamen die Sonden auch die Unterstützung der 64 m Antennen des DSN.

Die Mission bei Jupiter bestand darin, alle 4 Monde geschickt zwischen beiden Sonden aufzuteilen und das Jupitersystem über einen Zeitraum von 6 Monaten zu beobachten um die Zirkulation der Atmosphäre zu untersuchen. Erste Bilder gab es schon recht früh, die eigentliche "Encounter" Phase begann allerdings erst, wenn der Planet zirka 200 Pixels groß ist, das ist zirka 75-80 Millionen km vom Jupiter entfernt der Fall. 30 Tage vor dem Vorbeiflug bekamen die Sonden einen 24 Stunden Support durch das DSN. 12 Tage vor der Begegnung wurde die wissenschaftliche Aktivität kurzzeitig eingestellt um das letzte Kurskorrektor-Manöver durchzuführen, welches die Sonde zum Saturn brachte. Einen Tag vor und nach dem Vorbeiflug gibt es die höchste Aktivität bei der Jupiter, die Ringe und die Monde untersucht wird. Danach sieht die Sonde nur einen Viertel Jupiter. 40 Tage nach dem Vorbeiflug werden die Beobachtungen eingestellt.

Voyager 1 untersuchte Io und musste dabei wesentlich näher an den Planeten, dadurch wurde auch die Sonde stärker beschleunigt und konnte so den Vorsprung gegenüber ihrer Schwestersonde ausbauen. Beide Sonden wurden durch die Jupiterpassage so beschleunigt, das ihre Geschwindigkeit ausreicht um das Sonnensystem zu verlassen.

Voyagers Bahn im Jupitersystem
Jupiter Begegnung Voyager 1 Voyager 2
Jupiter 278.000 km 643.000 km
Amalthea 420.100 km 558.270 km
Io 18.640 km 582.000 km
Europa 732.270 km 204.030 km
Kallisto 123.950 km 212.050 km
Ganymed 112.030 km 59.530 km
Beginn Encounter 6.1.1979 25.4.1979
Distanz 80 Millionen km 75 Millionen km
Ende Encounter 13.4.1979 5.8.1979
nächste Distanz 5.3.1979 9.7.1979
Anzahl Bilder 17.477 13.350

Wie man deutlich sieht, wurden die beiden Monde Ganymed und Kallisto von beiden Sonden fotografiert, wobei sich beide Sonden ergänzten, da eine die dem Jupiter zugewandte und die andere die abgewandte Seite beobachtete. (Die meisten Monde der Gasplaneten rotieren wie unser Mond gebunden, d.h. die Rotationsperiode ist genauso lange wie die Umlaufszeit, und jeweils eine Seite ist immer dem Planeten zugewandt oder abgewandt). Anders sieht es bei Europa und Io aus, hier gibt es gute Aufnahmen nur von einer Halbseite die entweder Voyager 1 (Io) oder Voyager 2 (Europa) lieferte. Ganz nebenbei entdeckten die Sonden noch 3 neue Monde und einen Ring um Jupiter.

Die Beobachtung begann am 6.1.1979 aus 576 Millionen km Entfernung. Voyager 1 Beobachtungen wurden fast nahtlos von Voyager 2 abgelöst: Nachdem Voyager 1 am 13.4.1979 die letzten Bilder zur Erde sandte folgte nach 12 Tagen Pause Voyager 2 am 25.4.1979. Beide Sonden zusammen beobachten so Jupiter über 7 Monate vom 6.1.1979 bis 5.8.1979 und übermittelten über 30000 Bilder zur Erde.

Voyager 1 passierte alle Monde innerhalb von 30 Stunden nach der Jupiterpassage. Voyager 2 hatte noch mehr Zeit, da sie den Jupiter in größerer Distanz passierte und so geringer beschleunigt wurde. Hier dauerte die Passage 35 Stunden. Voyager 2 passierte die Monde vor der Begegnung mit Jupiter. Voyager 1 danach. So konnten die Sonden wegen der gebundenen Rotation der Monde die gesamte Mondoberfläche erfassen. Jupiter beschleunigte die Sonde um 16 km/s bei einem Treibstoffverbrauch von 5 kg für kleine Kurskorrekturen. Hätte die Sonde diese Geschwindigkeit mit Hydrazin als Treibstoff erreichen wollen, sie hätte einen Vorrat von 1450.000 kg gebraucht.

Bei Jupiter konnte noch die höchste Datenrate ausgenutzt werden: Mit 115.200 Bit/s konnten Bilder innerhalb von 48 Sekunden zur Erde übertragen werden. (Schneller als im Jahre 1999 das Internet über Telefonleitungen und das im Jahre 1979.) Die Trajektorie war nach den Ergebnissen von Pioneer 10 Gegenstand heißer Diskussionen. Jupiters Strahlungsgürtel war 1000 mal stärker als der der Erde und je näher die Raumsonde ihm kam, desto mehr musste Sie einstecken. Dabei war Voyager durch die vielen elektronischen Bauteile und integrierten Schaltungen wesentlich empfindlicher als Pioneer. Einige Wissenschaftler wollten Io nahe passieren, andere plädierten für eine größere Entfernung, die sicherer für die Sonde war. Man entschloss sich eine Sonde nahe an Io heranzuführen. Sollte Voyager 1 ausfallen, so könnte Voyager 2 immer noch zu Saturn gelangen.

Rohes Voyager Jupiter BildDie Monde waren auch das eigentlich spektakuläre der Mission. Da diese klein sind (im Vergleich zur Erde) und sich weit außen im Sonnensystem befinden, nahm man an, diese würden aussehen wie der Mond oder Merkur, von denen man schon Oberflächenaufnahmen hatte und die so groß wie Io/Europa beziehungsweise Kallisto/Ganymed waren. Es gab deswegen auch ursprünglich nur einen Spezialisten für planetare Oberflächen im Team. Doch durch die starken Zentrifugalkräfte Jupiters waren die Mond geologisch um so aktiver je näher sie Jupiter waren. Io hatte sogar 9 aktive Vulkane. Als man diese entdeckte änderte man das Beobachtungsprogramm von Voyager 2. Zwar würde diese dem Mond nicht nahe kommen, aber die Vulkane waren so groß, dass man sie aus größerer Entfernung würde beobachten können. Tatsächlich zeigten sich Veränderungen: Einige Vulkane waren inzwischen erloschen, weitere neue inzwischen ausgebrochen. Bei Jupiter hatte man noch genügend Zeit für die Beobachtung: Die Monde hatten große Abstände zu Jupiter und waren sehr groß, so dass man sie schon aus größerer Entfernung fotografieren konnte. Zudem hatte man eine viel höhere Datenrate als bei Saturn, Uranus und Neptun zur Verfügung. Jede Voyager Sonde übermittelte über etwa 30 Stunden einige Hundert Aufnahmen der Monde.

Ein Experiment gab es nach dem Vorbeiflug, als Jupiter die Sonne verfinsterte: Tobias Owen wollte für Voyager 1 eine langzeitbelichtete Aufnahme die eigentlich nichts zeigen sollte. Der Grund: Er vermutete einen Ring um Jupiter. 2 Jahre vorher hatte man einen solchen indirekt bei Uranus gefunden, als die Uranusringe einen Stern verfinsterten. Warum sollte also Jupiter nicht einen Ring haben? Das Dumme war nur, das es außer einigen zusätzlichen Einschlägen im Mikrometeoriten-Detektor von Pioneer 10 keinen Beweis für einen Ring gab. Voyager machte seit 2 Monaten Aufnahmen des Jupiters, aber sah auch keinen Ring. Wenn der Ring jedoch sehr dünn war, könnte man ihn nur sehen wenn die helle Lichtquelle Jupiter ausgeblendet wäre. Owen bekam eine einzige Aufnahme, die allerdings 11 Minuten lang belichtet wurde. Nach 6 Tagen Auswertung sah man 6 Ringe, da sich Voyager 1 während dieser Zeit mehrmals ruckartig bewegt hatte. Auf der Nachtseite Jupiters waren nach dem Vorbeiflug auch deutlich Blitze zu erkennen. Damit diese noch aus Hunderttausenden und Millionen km Entfernung sichtbar waren mussten die Gewitter auf Jupiter enorm stark sein.

Aufgrund der Entdeckungen von Voyager 1 wurde die Flugbahn von Voyager 2 geändert, um

Die Sonde wurde um 7000 km näher an den Jupiter herangeführt als ursprünglich geplant. Als Voyager 2 den Jupiter passierte machte sie ein Mosaik der Jupiterringe. Auf Aufnahmen von Voyager wurde in den neunziger Jahren ein weiterer dünner Ring außerhalb des äußersten Rings gefunden. Wie bei den meisten Sonden standen natürlich die Wissenschaftler des ISS Teams im Mittelpunkt der Berichterstattung, konnte man sich doch den Eindrücken der Bilder nicht entziehen. Andere Teams, die Instrumente betreuten, die keine Bilder lieferten, hatten es da schwerer, doch lieferte das Photopolarimeter Daten über die Zusammensetzung von Jupiter. Das UVS konnte eine dünne Wolke um Io nachweisen und IRIS bestimmte die Zusammensetzung der Bänder und Zonen. Besonders einfallsreich waren die Techniker des Plasmawelleninstruments: Ihr Instrument maß im Bereich von 40 Herz bis 56 KHz, das deckt sich weitgehend mit dem Bereich in dem Menschen hören. So wurden die Daten des PWS über einen Lautsprecher ausgeben und man konnte Jupiters Magnetosphäre hören: Das ganze hörte sich, je nachdem wo sich Voyager befand, an wie eine Mischung von Walgesang, Regen auf einem Blechdach und einem vorbeifahrenden Rennwagen.

Der einzige Ausfall bei der Passage von Jupiter war das Photopolarimeter an Bord von Voyager 1. Egal wohin man es richtete. Es lieferte einen Nullwert. Ein Filterrad war in einer Zwischenposition ausgefallen. Zwei andere Ereignisse waren temporärer Natur und geschahen rund um die Passage durch die hohen Strahlungsbelastung. Das UV Spektrometer fiel für einige Stunden aus und das FDS hatte eine Verschiebung in der Zeitbasis um 8 Sekunden, wodurch einige Io und Ganymed Bilder verschmiert waren.

Die ausgefallenen Messungen des Photopolarimeters konnten von Voyager 2 nachgeholt werde. Am 13.12.1979 verlor man nach einer Kurskorrektur von Voyager 1 in 1061 Millionen km Entfernung kurzzeitig den Kontakt. Die Sonde richtete sich jedoch selbstständig auf die Erde aus, und man bekam nach einigen Stunden wieder eine Funkverbindung.

Saturn und darüber hinaus

Vorbeiflug Voyager 1 am SaturnDer Saturn Vorbeiflug trennte die Bahnen der beiden Sonden endgültig. Nachdem Voyager 1 schon durch die nahe Begegnung an Jupiter auf eine schnellere Bahn gelangt war, sollte Sie nun den Mond Titan in kurzer Distanz passieren. Man wusste schon damals, das dieser Mond eine Atmosphäre besitzt, welche Methan enthält. Manche Wissenschaftler hielten es möglich, dass die Temperatur durch einen Treibhauseffekt so hoch ist, das eventuell Leben auf diesem Mond entstehen könnte. So war Titan der interessanteste Mond im Saturnsystem. Die Bahn wurde dadurch aber südwärts gelenkt, die Sonde wurde um den Saturn Südpol geschleudert und verlässt seitdem das Sonnensystem in einem Winkel von 35 Grad zur Ekliptik. Voyager 1 erreichte den Saturn am 12.11.1980, neun Monate vor ihrer Schwester. Fotographisch war Titan ein Reinfall - seine Oberfläche zeigte durch eine Atmosphäre voller Smog keinerlei Details. Am 11.11.1980, einen Tag vor der Begegnung gab es Bilder mit 20-20 km Auflösung pro Pixel auf denen man keinerlei Details sah. Danach programmierte man die Kameras um, dass sie nun auf den Rand der Atmosphäre schauten um wenigstens diese aufzunehmen. Die Instrumente IRIS und UVS zur Bestimmung der Zusammensetzung der Atmosphäre brachten aber interessante Resultate, auch wenn es auf dem Mond selbst zu kalt für Leben ist. Man erkannte das Titan eine sehr ausgedehnte und dichte Atmosphäre vorwiegend aus Stickstoff aber auch mit Spuren von Methan, Ethylen und Cyankohlenwasserstoffen hat. So steht Titan auch im Mittelpunkt der Sonde Cassini, das Ihn als Sprungbrett benutzt und mit RADAR untersuchen soll und die Sonde Huygens soll sogar auf Ihm landen. Die Aufnahmen der Cassini Kamera zeigen übrigens trotz höherer Empfindlichkeit im Infraroten den Boden verwaschen. Nur VIMS von Cassini kann den Dunst durchstoßen, doch die Auflösung dieses Instrumentes ist sehr gering.

MimasGott sei Dank folgte man nicht dem Vorschlag Gary Flandros die Sonde durch die Cassini Lücke zu schicken: Es zeigte sich, dass die Lücke nicht leer war, sondern sich auch dort Ringe befanden. Eine weitere wichtige Entscheidung war die Flugroute um Titan. Wie bei Jupiter war Titan als so wichtiges Ziel eingeordnet worden, dass Voyager 1 ihn nahe passieren sollte und man sich für Voyager 2 die Route über Uranus und Neptun freihielt. Doch wie sollte man Titan passieren? Wissenschaftlich am sinnvollsten war es, ihn von der Erde aus gesehen, über die Rückseite zu passieren. doch dann verlor man die Kommunikation mit der Erde und gäbe es ein Problem, z.B. wenn die Atmosphäre so hoch reichte, dass sie die Sonde beschädigte, so hätte man die Daten von den Ringen und Titan verloren. Man entschloss sich zu einer Passage hinter Titan, hielt die Distanz aber bei einer sicheren Entfernung von 6490 km.

Titan galt vor dem Vorbeiflug als wissenschaftlich so wichtig, dass es einen Backupplan für Voyager 2 gab. Wäre Voyager 1 auf dem Weg zum Saturn ausgefallen, so wäre der Resttreibstoff der Sonde genutzt worden um die Raumsonde näher an Titan heranzuführen. Die Beobachtung der anderen Monde wäre weitgehend entfallen und auch eine erweiterte Mission zu Uranus und Neptun wäre nicht mehr möglich gewesen, weil die Treibstoffvorräte dann zu knapp gewesen wären. (Siehe Teil 1 über die Missionsplanung).

Bei Saturn sank die Datenrate schon auf 44.800 Bits/sec. Trotzdem konnten genauso viele Fotos gemacht werden, da die Sonde wesentlich früher anfing mit dem "Knipsen" von Bildern, da man das Ringsystem mit abbildete. (Durchmesser Saturn mit Ringsystem 278.000 km, Jupiter nur 143.000 km). Allerdings zeigten erst die Bilder aus größer Nähe die Ringe in viele Teilringe aufgelöst und auch Wolkendetails auf Saturn. Saturn hatte eine nicht so stark gefärbte Atmosphäre, doch sie war erheblich stürmischer: Die Winde erreichten Rekordgeschwindigkeiten. Ein Rätsel das bis heute nicht gelöst ist, ist die Differenz zwischen der Rotation der Wolken und des Inneren, welche man durch periodische Radioemissionen bestimmte.

Auch bei Saturn wurden die Beobachtung der Monde zwischen den Sonden aufgeteilt: Voyager 1 flog nahe an den Monden Mimas (Bild links, wegen seines Kraters oft als "Star Wars Mond" bezeichnet), Dione, Rhea und Titan vorbei und Voyager 2 an den Monden Enceladus, Tethys, Hyperion, Iapetus und Phoebe. Allerdings war das Meßprogramm wesentlich gedrängter, da sich die Monde Mimas, Enceladus, Tethys, Dione und Rhea recht nahe bei Saturn befanden. Voyager passierte alle innerhalb von 10 Stunden nach dem Saturnvorbeiflug - Bei Jupiter dauerte es noch 30 Stunden um von Jupiter zu Kallisto, dem äußersten Saturnmond zu kommen. Entsprechend gab es weniger Bilder von den Monden und vor allem die Instrumentenplattform musste Schwerstarbeit leisten und von einem Ziel zum anderen schwenken, denn zwischen den Monden galt es auch noch die Ringe aus der Nähe zu untersuchen. Nach den Erfahrungen mit Jupiter hatte man weitere Speziallisten für Planetare Monde und Ringe ins Kamerateam geholt und dieses war nun 26 Personen stark. Vor Jupiter waren es nur 7.

Dione Aufnahme von Voyager 1Voyager 1+2 entdeckten auch neue Monde. Die meisten befanden sich nahe der Ringe und hielten als "Hirtenhunde" deren Kanten scharf. Einige befanden sich aber auch im selben Orbit wie bekannte große Saturnmonde, aber um 60 ° vor oder hinter diesen. Diese Librationspunkte sind stabile Punkte im Dreikörpersystem Saturn-Mond-Kleinmond. Bei Jupiter sammeln sich 60 ° vor und nach seiner Bahn einige Planetoiden, doch bei einem Mond um einen Planeten war dieses Phänomen neu.

Dazu kamen neue Ringe und die Erkenntnis, das die Ringe aus tausenden von Einzelringen bestanden. So war die Pause von 9 Monaten zwischen den Vorbeiflügen ideal um für Voyager 2 festzulegen, welche Rätsel, die Voyager 1 aufwarf, genauer untersucht werden sollten. So konnte man bei Voyager 2 die genaue Struktur der Saturnringe die bei den Aufnahmen von Voyager 1 auffiel, besser untersuchen und auch die Natur der verdrillten Ringe und Speichen klären. Sie konnte auch einen Blick auf die neu entdeckten Monde erhaschen und ihre Form und Größe bestimmen. Voyager 2 erreichte am 25.8.1981 den Saturn. Die Leistung der Flugingenieure kann man erst ermessen, wenn man sieht, dass Cassini erst nach dem 7.ten Orbit alle Saturnmonde in einer Distanz besucht hat, die genauso gut oder besser als die von Voyager ist. Man hat das Kunststück fertig bekommen, die Bahnen so zu legen, dass man jeden Mond mindestens aus mittlerer Entfernung fotografieren konnte. Die inneren Monde ab Rhea sogar durch beide Sonden gleichzeitig. Dabei navigierten sie äußerst präzise und sparten so Treibstoff für Kurskorrekturen, Voyager 2 verfehlte seinen Zielpunkt nur um 50 km und seine Ankunftszeit um 3 Sekunden. Am wichtigsten war am Vorbeiflugtag das Photometer. Das Photometer hatte auf beiden Sonden bei Jupiter Probleme. Bei Voyager 1 war es vor der Saturnbegegnung ausgefallen. Das Photometer konnte aber viel genauer als die Kameras die Ringe untersuchen. Dazu richtete man das Photometer auf den Stern Delta Scorpio aus und maß dessen Helligkeit während die Voyager 2 an den Ringen vorbei flog und diese das Licht abschwächten. Über 150 Minuten lieferte das PPS die wichtigsten Daten des gesamten Fluges. Die Kameras hatten bei Voyager 1 etwa 100 Ringe gezeigt. Besser Aufnahmen von Voyager 2 aus einem besseren Blickwinkel, zeigten etwa 1000 Ringe, doch das Photopolarimeter maß über 100.000 mal einen Lichtabfall durch Ringe und maß die Feinstruktur bis zu einer Auflösung von 100 m.

Nach der Passage von Saturn flog Voyager 1 mit großer Geschwindigkeit davon, die Sonde wurde erheblich stärker als ihre Schwestersonde beschleunigt und hat so inzwischen auch Pioneer 10 als entfernteste Sonde überholt. Derzeit beträgt die Geschwindigkeit 17.3 km/sec. Dazu verhalf ihr die Bahn die man einschlagen musste, um die Ringe und Titan gut beobachten zu können, als Folge davon verließ die Sonde aber die Ekliptik und konnte so keinen weiteren Planeten mehr anfliegen.

Speichen in den RingenJedoch kam es beim Saturn Encounter von Voyager 2 auch zu einem folgenschweren Unfall. 110 Minuten nach der nächsten Annäherung, zeigten die Kameras nicht mehr dahin wo sie sollten. Sie nahmen nur noch den schwarzen Weltraum auf. Zuerst vermutete man, das Teilchen der Ringe den Arm beschädigt hatten, denn es gab nach der Passage von Saturn 3000 km außerhalb des G Ringes merkwürdige Telemetrie, und auch die Steuerdüsen wurden außerplanmäßig vom Bordcomputer gezündet um die räumliche Orientierung der Sonde einzuhalten.

Die Probleme mit anderen Systemen waren jedoch nur temporär und vergingen wieder. Die Scanplattform konnte aber im Azimut nicht bewegt werden. Sie stoppte durch Computersignal, als dieser bemerkte, dass sie nicht korrekt ausgerichtet war in einer Position in der Sonnenlicht die Experimente beschädigen konnte. Zuerst brachte man die Plattform daher durch Funkbefehl in einen sicheren Modus. Dann rief man den Bandrekorder mit den letzten Bildern und den Daten ab um den Fehler zu finden. Von 6 Bildern eines Thetys Mosaiks zeigte nur eines einen Teil des Mondes. Die höchstauflösenden Enceladus Aufnahmen waren alle schwarz, Bilder der Ringe von der Rückseite und dem Bereich des A- und F-Ringes waren nicht zu sehen und auch die hochauflösenden Photopolarimeter-Messungen nahe des A- und F-Ringes waren verloren gegangen.

Das letzte korrekte Bild gab es, als die Sonde das Ringsystem durchquerte. 3 Tage lang schickte man einen Befehl nach dem anderen zur Sonde. Man versuchte die Scanplattform zuerst langsam, dann schneller zu bewegen. Jede Aktion ergab wegen der langen Signallaufzeit erst nach 3 Stunden eine Rückmeldung. Nach 24 Stunden bewegte sich die Plattform erstmals. Dann versuchte man die Geschwindigkeit zu steigern und das Problem zu verstehen. Dann am 28.8.1981, inzwischen war Voyager 2 schon wieder 3.2 Millionen km vom Saturn entfernt, war auf einem Bild wieder der Saturn zu sehen. Nun betrieb man die schwenkbare Plattform mit langsamer Geschwindigkeit während des restlichen Vorbeiflugs.

Später entdeckte man das man den Arm mit zu oft mit hoher Geschwindigkeit betrieben hatte und so das Schmiermittel ausgelaufen war. Ein Modell des Arms von Voyager auf der Erde wurde daraufhin so programmiert, dass es im Zeitraffertempo genau die gleichen Schwenks machte und bei diesem brach eine Welle nach etwa der gleichen Anzahl an Schwenks. Welche Auswirkungen hatte es auf die Beobachtung? Alle Beobachtungen die nach dem Durchqueren der Ringebene angesetzt waren entfielen. Dies betraf vor allem die hochauflösenden Tethys Mosaike und Bilder des F-Rings und der Ring Unterseite im Gegenlicht. Auch von Enceladus gab es die letzten Bilder aus 110,000 km anstatt 87000 km Entfernung. Aufnahmen der Monde waren aber schon vorher gemacht worden, wenn auch nicht in der höchsten Auflösung. Die Ringaufnahmen waren dagegen nicht ersetzbar. Im Gegenlicht sieht man eine völlig andere Ringstruktur und man erwartete, mehr Details des F-Rings zu erkennen. Bis zum 5.9.1981 betrieb man die Scanplattform mit langsamer Geschwindigkeit, dann wurde ihr Betrieb eingestellt.

In der Folge wurden 86 Modelle des Schwenkarmes gebaut um das Problem zu untersuchen und herauszufinden wie schnell man den Arm zukünftig noch bewegen kann. Das Problem bestand wahrscheinlich schon früher, denn schon am 23.2.1978 stockte die Voyager 2 Scanplattform bei Azimut Schwenks, wie sie es dann auch beim Saturn tat. Auch in den letzten Tagen zeigte die Telekameras nicht ganz genau dahin wo sie hinschauen sollte. Das sie just zum unglücklichsten Zeitpunkt ausfiel, hatte mit den vielen Schwenks zu tun, die man während der Saturnbegegnung innerhalb kürzester Zeit machen musste, um die Ringe und Monde zu erfassen.

Vorbeiflüge an Saturn

Voyager 1

Voyager 2

Saturn

101.300 km

124.420 km

Mimas

88.440 km

309.900 km

Enceladus

202.040 km

87.140 km

Tethys

415.670 km

93.000 km

Dione

161.520 km

502.250 km

Rhea

73.980 km

645.280 km

Titan

6.490 km

665.960 km

Hyperion

880.440 km

470.840 km

Iapetus

2470.000 km

908.680 km

Phoebe

13537.000 km

2075.600 km

Atlas

219.00 km

287.170 km

Pandora

300.000 km

246.590 km

Prometheus

270.000 km

107.000 km

Epimetheus

121.000 km

147.010 km

Janus

297.000 km

222.760 km

Bilder

17050

11011

Ankunft

12.11.1980

25.8.1981

erste Bilder aus

106 Mill. km Entfernung

100 Mill. km Entfernung

am

26.8.1980

5.6.1981
letzte Bilder am 25.9.1981

Artikel verfasst: 17.4.2003

Artikel zuletzt modifiziert: 9.8.2012

Links

NSSC Informationen Voyager 1

NSSC Informationen Voyager 2

Voyager Atlas of Saturn NASA SP-474

Die Voyager Homepage des JPL informiert über die Mission und die Ergebnisse.
Die Projekt Voyager Homepage geht auf die Raumsonde selbst mehr ein und vor allem über die aktuellen und geplanten Aktivitäten. Dort finden Sie auch den Inhalt der Schallplatte die Voyager den Aliens bringt...


© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.

Bücher vom Autor über Raumsonden

Lang Zeit gab es von mir nur ein Buch über Raumsonden: die beiden Mars-Raumsonden des Jahres 2011, Phobos Grunt und dem Mars Science Laboratory. Während die russische Raumsonde mittlerweile auf dem Grund des Pazifiks ruht, hat für Curiosity die Mission erst bekommen. Das Buch informiert über die Projektgeschichte, den technischen Aufbau der Sonden und ihrer Experimente, die geplante Mission und Zielsetzungen. Die Mission von Curiosity ist bis nach der Landung (Sol 10) dokumentiert. Einsteiger profitieren von Kapiteln, welche die bisherige Marsforschung skizzieren, die Funktionsweise der Instrumente erklären aber auch die Frage erläutern wie wahrscheinlich Leben auf dem Mars ist.

2018 wurde dies durch zwei Lexika, im Stille der schon existierenden Bücher über Trägerraketen ergänzt. Jedes Raumsonden Programm wird auf durchschnittlich sechs bis acht Seiten vorgestellt, ergänzt durch eine Tabelle mit den wichtigsten zeitlichen und technischen Daten und Fotos der Raumsonde, bzw., Fotos die sie aufgenommen hat. Ich habe weil es in einen band nicht rein geht eine Trennung im Jahr 1990 gemacht. Alle Programme vorher gibt es in Band 1. Die folgenden ab 1990 gestarteten dann in Band 2. In Band 2 ist ein Raumsonden Programm meist eine Einzelsonde (Ausnahme MER). In Band 1 dagegen ein Vorhaben das damals zumeist aus Doppelstarts bestand, oft auch mehr wie z.B. neun Ranger oder sieben Surveyor. Beide Bänder sind etwa 400 Seiten stark. In Band 1 gibt es noch eine gemeinsame Einführung für beide Bände über Himmelsmechanik und Technik der Instrumente. Beide Bände haben einen Anhang mit Startlisten, Kosten von Raumsonden und Erfolgsstatistiken. Band 2 hatte Redaktionsschluss im Januar 2018 und enthält die für 2018 geplanten Missionen über die es genügend Daten gab.

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