Forscher der US-Raumfahrtbehörde NASA verkündeten am 12. September 2013, dass die Raumsonde Voyager 1 im August 2012 das Sonnensystem verlassen habe. Dabei beziehen sie sich auf den Rand der Heliosphäre. Diese Angabe machten Forscher um Don Gurnett von der University of Iowa, welche die Messdaten des Plasmawelleninstruments an Bord der Sonde auswerteten. Die Heliosphäre ist derjenige Raumbereich um unser Tagesgestirn, der vom Sonnenwind, einem Strom von der Sonne ausgehender geladener Partikel überstrichen wird. In diesem Bereich ist auch das solare Magnetfeld wirksam.

Sie griffen bei ihrer Untersuchung auf Messdaten aus dem Zeitraum von März 2012 bis April 2013 zurück. Dabei richteten sie ihr Augenmerk auf Ereignisse, die starke Eruptionen auf der Sonne auslösten. Solche Aktivitäten setzen große Mengen an geladenen Partikeln frei, die das Schwerefeld der Sonne mit hoher Geschwindigkeit verlassen können. Als diese dichten Plasmawolken auf die Grenzschicht der Heliosphäre trafen, zeigte das die Raumsonde umgebende Plasma ausgeprägte Schwingungen, so genannte Plasmawellen.

Voyager 1
© NASA, JPL / Caltech
(Ausschnitt)
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Anhand der Frequenzen dieser Wellen konnten die Forscher die Dichte des Plasmas bestimmen, obwohl der dafür eigentlich zuständige Sensor an Bord von Voyager 1 schon seit langem defekt ist. Aus den Daten leiteten die Forscher eine etwa 40-mal so hohe Dichte des Plasmas wie in der Heliosphäre ab. Sie maßen eine Elektronendichte von 0,08 Elektronen pro Kubikzentimeter. Für das interstellare Medium werden Dichten zwischen 0,05 und 0,22 Elektronen pro Kubikzentimeter angenommen, in der Heliosphäre dagegen Dichten von nur 0,002 Elektronen pro Kubikzentimeter. Derzeit ist Voyager 1, 36 Jahre nach ihrem Start, rund 127 Astronomische Einheiten (AE), rund 19 Milliarden Kilometer, von der Erde entfernt – das ist der 127-fache des Abstands zwischen Erde und Sonne.

Die Heliosphäre als Grenze des Sonnensystems zu werten, ist eine Möglichkeit. Betrachtet man dagegen den Einwirkungsbereich der solaren Schwerkraft, so kann man die Grenze des Sonnensystems zwischen 10 000 und 50 000 Astronomischen Einheiten ziehen. In diesem Raumbereich befinden sich Milliarden von Kometenkernen in der so genannten Oortschen Wolke.

Die neue Bekanntgabe ist aber bei weitem nicht die erste zu diesem Thema. Im Juni 2011 wurde über einen magnetischen Schaum am Rand der Heliosphäre berichtet, der als Hinweis auf ein naheliegendes Ende der Heliosphäre gewertet wurde. Im Dezember des gleichen Jahres berichteten Forscher über eine Wasserstofflinie, die bislang von Voyager 1 nicht beobachtet werden konnte, was aber jetzt auf Grund des Verlassens der Heliosphäre möglich wäre. Rund zehn Monate später vermuteten Forscher der NASA, dass Voyager 1 den Termination Shock, die Grenzschicht der Heliosphäre erreicht habe. Im Dezember 2012 berichtete die NASA bereits einmal, dass Voyager 1 im August 2012 die Heliosphäre verlassen habe. Und zuletzt gab es im März 2013 einen öffentlichen Forscherstreit um die Interpretation dieser Messergebnisse. Deutlich humorvoller sieht diese Debatte der US-amerikanische Cartoonist Randall Munroe, bekannt unter dem Kürzel xkcd.

Stichwort "Plutoniumantrieb"

In den vielen Medienveröffentlichungen der letzten Tage wird von einem Plutoniumantrieb der Voyager-Sonden gesprochen. Tatsächlich bezieht sich diese Aussage aber auf die thermonukleare Stromversorgung des Raumfahrzeugs, denn Voyager 1 und ihre baugleiche Schwestersonde Voyager 2 fliegen antriebslos durch den Weltraum. Sie bewegen sich mit der Geschwindigkeit, die sie bei ihren Vorbeiflügen an den Riesenplaneten des Sonnensystems in den 1980er Jahren erhalten haben.

Die Stromversorgung erfolgt mit Radioisotopengeneratoren (RTG), bei denen radioaktives Plutonium Zerfallswärme freisetzt. Diese Wärme wird mittels so genannter Thermoelemente ohne jegliche bewegte Teile direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Durch den ständigen radioaktiven Beschuss der Thermoelemente mit den Alpha-Teilchen des Plutoniums wird deren Kristallstruktur immer mehr geschädigt, so dass ihr Wirkungsgrad beständig sinkt. Im Jahr 2025 wird er so niedrig sein, dass die beiden Sonden nicht mehr genug Strom für den Betrieb erhalten und somit der Kontakt zur Erde abbricht. Die Zerfallswärme des Plutoniums hingegen würde noch für Jahrhunderte ausreichen.