Die Raumsonde Voyager 1 erforscht Vorgänge im interstellaren Raum

Die Raumsonde Voyager 1 erforscht Vorgänge im interstellaren Raum

© NASA/JPL-Caltech

Science

Voyager 1: Was ist so interessant am interstellaren Raum?

Dass eine menschengemachte Raumsonde den interstellaren Raum durchkreuzt, ist schon schwer vorstellbar. Dass diese Raumsonde nach 47 Jahren Einsatzzeit plötzlich den Geist aufgibt, von Technikerinnen und Technikern auf der Erde aus einer Entfernung von 24 Milliarden Kilometern repariert wird und nun wieder so funktionstüchtig wie zuvor ist, ist geradezu unglaublich.

 Voyager 1 kann nach monatelangen Problemen seit einigen Tagen wieder Daten mit 4 Messinstrumenten sammeln. Doch was genau gibt es im interstellaren Raum eigentlich zu erkunden?

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Die Blase durchbrochen

"Ein reines Vakuum herrscht dort jedenfalls nicht", sagt Weltraumforscher Bruno Besser von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. "Es gibt noch einige Teilchen, die dort herumfliegen." Im Gegensatz zu einer Position "innerhalb" des Sonnensystems sind es keine Ionen von der Sonne (Sonnenwind), sondern Teilchen aus dem Rest der Galaxie. Rund um die Sonne gibt es eine Art Strahlungsblase: die Heliosphäre, mit der das Sonnensystem um das Zentrum der Milchstraße kreist.

Voyager 1 ist aus dieser Blase ausgetreten und fliegt dem Sonnensystem nun quasi voraus. Ihre Schwestersonde Voyager 2 befindet sich ebenfalls im interstellaren Raum, aber nicht ganz so weit von der Erde entfernt ("nur" 20 Milliarden Kilometer). Sehr viel Materie gibt es dort nicht. Teilweise beträgt die Dichte nur 0,1 Atome pro Kubikzentimeter. Das ist sehr wenig. Zwischen den Planeten des Sonnensystems sind es zwischen 10 und 100 Atome im gleichen Volumen.

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Unersetzbare Daten für die Plasmaphysik

Im interstellaren Raum existieren eigentlich fast nur Atomrümpfe, also etwa Protonen, die sich ihrer Elektronen entledigt haben, aber sich trotzdem im Verbund mit ihnen bewegen. Das wird als Plasma bezeichnet. Für Physikerinnen und Physiker sei das hochinteressant, "weil das der Normalzustand im Weltraum ist", sagt Besser. "Gewisse Phänomene, bestimmte Wechselwirkungen, treten erst auf, wenn die Materiedichte sehr klein ist. Diese Phänomene kann man auch nur vor Ort untersuchen." Nur die Voyager-Sonden führen in dieser Umgebung Messungen durch, ihre Daten seien daher unersetzbar.

Magnetfelder und Strahlung in der Lokalen Flocke

Interstellarer Raum ist nicht an jedem Ort gleich. Das Sonnensystem durchwandert die sogenannte Lokale Interstellare Wolke, auch Lokale Flocke genannt. Das ist ein 30 bis 40 Lichtjahre breiter Bereich, in dem noch vergleichsweise viele Wasserstoffatome vorkommen - es geht also auch noch weniger dicht. Die Wolke hat ein schwaches, aber vorhandenes Magnetfeld, mit dem die geladenen Teilchen in Wechselwirkung treten. Das Zusammenspiel ergibt den Zustand eines Plasmas.

Außerdem ist kosmische Strahlung im interstellaren Raum messbar. Hochenergetische, winzige Teilchen treffen dabei auf bestimmten Abschnitten der Flugbahn von Voyager 1 in unterschiedlicher Intensität auf die Sensoren der Raumsonde. Laut Besser ließe das Schlüsse auf längst vergangene Vorgänge im Weltraum zu, etwa Supernovae, gewaltige Sternenexplosionen.

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Noch ein weiter Weg bis zur Oortschen Wolke

Der interstellare Raum wird als Zone definiert, in die keine Teilchen der Sonne mehr gelangen, der Einfluss der Sonnenschwerkraft ist darin aber immer noch vorhanden. Davon zeugen unter anderem die Umlaufbahnen mancher Kometen, deren Ursprung in der Oortschen Wolke liegen soll. Sie soll ab einer Distanz beginnen, die etwa der 2.000- bis 20.000-fachen Strecke der Erde zur Sonne entspricht, also 2.000 bis 20.000 Astronomischen Einheiten (AU)

Voyager 1 befindet sich derzeit in einer Entfernung von 162,7 AU. Die Oortsche Wolke ist ein rätselhafter Ort, über den man bisher so gut wie gar nichts weiß. Materie aus der Frühzeit der Sonnensystementstehung ist dort vorhanden, die bisher noch nicht in das Sonnensystem vorgedrungen ist.

Distanzen im Weltraum in astronomischen Einheiten (AU). Die Grafik hat schon ein paar Jahre auf dem Buckel, Voyager 1 ist mittlerweile ein wenig weiter

Distanzen im Weltraum in astronomischen Einheiten (AU). Die Grafik hat schon ein paar Jahre auf dem Buckel, Voyager 1 ist mittlerweile ein wenig weiter

Sonde geht der Saft aus

Voyager 1 wird wahrscheinlich keinen Beitrag mehr leisten können, um diese Region des Weltalls weiter zu erforschen. Auch von einem Bereich, wo man Wechselwirkungen zwischen dem Sonnensystem und einem anderen Sternensystem gut beobachten könnte, ist die Sonde weit entfernt. "Das ist das große Problem in der Weltraumforschung: Die Entfernungen sind ein Wahnsinn", sagt Besser. Voyager 1 flitzt mit 17 Kilometer pro Sekunde (61.500 km/h) durch das All. Das nächste Sternensystem (Alpha Centauri) würde die Sonde mit dieser Geschwindigkeit erst in 75.000 Jahren erreichen.

So lange reicht die Energiequelle nicht. Voyager 1 ist jetzt schon ein Energiesparmeister. Die Sonde kommt seit 1977 mit einer Radionuklidbatterie aus, weil Solarzellen bei der Distanz zur Sonne nutzlos wären. Laut der NASA produziert die Batterie derzeit 220 Watt, etwa so viel wie ein Photovoltaikmodul für Balkonkraftwerke an einem sonnigen Tag. Die wissenschaftlichen Instrumente verschlingen nur wenige Watt, die Antenne für die Datenübertragung zur Erde benötigt 200 Watt. Jedes Jahr nimmt die Leistung um ca. 4 Watt ab.

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Artefakte der Menschheit

Lange wird es also nicht mehr dauern, bis Voyager 1 zu wenig Energie hat, um ihre Instrumente zu betreiben. Besser schätzt, dass die Instrumente der Sonde schon in wenigen Jahren abgeschaltet werden müssen. Die Sonde wird dann in den wohlverdienten Ruhestand geschickt.

In die Tiefen des Alls wird sie dann als stumme irdische Botschafterin weiter vordringen. Für den Fall, dass eine intelligente Lebensform darauf stößt, sind Grußbotschaften der Menschheit an Bord.

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David Kotrba

Ich beschäftige mich großteils mit den Themen Mobilität, Klimawandel, Energie, Raumfahrt und Astronomie. Hie und da geht es aber auch in eine ganz andere Richtung.

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