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Planetenforschung: Von Mariner 2 bis Curiosity – die Erfolgsgeschichte der Raumsonden begann vor genau 50 Jahren

Heutzutage erscheint es uns beinahe selbstverständlich, dass der Marsrover Curiosity hochaufgelöste Farbbilder des Roten Planeten zur Erde funkt oder dass sich die Voyager-Raumsonden am Rand des Sonnensystems befinden. Doch der technische Aufbruch zu anderen Planeten fand erst vor fünfzig Jahren statt. Seitdem haben wir einen langen Weg zurückgelegt. Das Magazin "Sterne und Weltraum" widmet der Reise zu den Planeten eine Artikelreihe. In der Oktoberausgabe berichtet es über die ersten Schritte dorthin.
Raumsonde Mariner 2

Am 14. Dezember 1962 brach eine neue Ära in der Erforschung des Sonnensystems an. Damals gelang es der US-Raumfahrtbehörde NASA, die Sonde Mariner 2 nahe an der Venus vorbeifliegen zu lassen und dabei den Kontakt zu ihr zu halten. Im Wettrennen durch den Weltraum, das sich die beiden Weltmächte UdSSR und USA damals lieferten, hatten die Amerikaner mit diesem Erfolg also wieder zeitweilig die Nase vorn.

Dabei hatten die Verantwortlichen gegen Ende der 1950er Jahre durchaus mit Schwierigkeiten zu kämpfen. So mangelte es schlicht und einfach an Personal, denn es gab nicht genügend Astronomen, die sich für die Planetenforschung interessierten. Diese war "out": Das Forschungsinteresse galt damals allgemein den Galaxien und der Sternentwicklung.

Im Jahr 1958 wurde die National Aeronautics and Space Administration, die NASA, gegründet. Sie sollte das Sonnensystem mittels Raumfahrt erforschen und ein attraktives Arbeitsumfeld für den wissenschaftlichen Nachwuchs schaffen. Dass ihr das gelang, bewies sie spätestens mit dem Erfolg der Mission Mariner 2.

Aber wie schickt man eine Raumsonde überhaupt zu einem anderen Planeten? Schließlich sind all ihre potenziellen Ziele in weiter Ferne. Selbst die Venus als erdnächster Planet ist im günstigsten Fall immer noch 38 Millionen Kilometer von uns entfernt.

Eine Möglichkeit besteht darin, den Flugkörper auf eine elliptische Bahn um die Sonne zu bringen, auf der er sich auf sein Ziel zubewegt. Auf diese Weise kann ein Raumfahrzeug unsere planetaren Nachbarn Venus, Merkur und Mars innerhalb von weniger als einem Jahr erreichen.

Alternativ werden auch Swing-by-Manöver ausgeführt. Dabei nähert sich eine Sonde auf dem Weg zu ihrem eigentlichen Ziel erst einem anderen Planeten an. Seine Schwerkraft ändert ihre Flugbahn und beschleunigt sie in die richtige Richtung.

Wurde die Sonde aber erst einmal erfolgreich ins All geschossen, muss auch der Kontakt zu ihr gehalten werden, um Daten senden und empfangen zu können. Dies geschieht üblicherweise über Radiowellen, für die man riesige Antennen baut. Die NASA hat zu diesem Zweck das erdumspannende Deep Space Network errichtet. In der UdSSR benutzte man zum Teil sogar mobile Empfangsstationen auf Schiffen, um jederzeit den Funkverkehr zu den Raumfahrzeugen zu gewährleisten.

Doch damit die Sonden überhaupt Funksignale zur Erde senden können, benötigen sie Energie. Hier bietet sich das Sonnenlicht an. Solange sich die Missionen nicht zu weit von der Sonne entfernen, sind Solarzellen die erste Wahl. Können diese nicht genügend Energie liefern, so werden die Sonden mit Radionuklidgeneratoren ausgestattet. In diesen zerfällt radioaktives Material. Durch den Zerfall wird Wärme erzeugt, die ihrerseits in elektrische Energie umgewandelt wird.

Die Umsetzung der interplanetaren Raumfahrt bereitete in der Anfangsphase große Schwierigkeiten. Von bisher insgesamt 101 Missionen waren nur 60 ein Erfolg. Allerdings geht ein großer Teil der Misserfolge auf das Konto von frühen Raumfahrtmissionen der UdSSR. Da dort versucht wurde, jedes Zeitfenster für eine Mission zum Mars oder zur Venus auszunutzen, waren viele Konstruktionen noch nicht ausgereift, als man sie gen Himmel schickte und schlugen fehl. Ab den 1980er Jahren aber übertraf schließlich die Erfolgsquote diejenige der Misserfolge.

Während das frühe Raumfahrtalter von der UdSSR und den USA dominiert wurde, sind inzwischen auch Japan und Europa in der interplanetaren Raumfahrt präsent. Diese entwickelt sich immer mehr zu einer internationalen Zusammenarbeit – die Reise zu den Planeten ist ein gemeinsamer Weg.

Abdruck honorarfrei bei Quellenangabe: Sterne und Weltraum, Oktober 2012
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