Voyager: seit 35 Jahren unterwegs

Am 20. August 1977 machte sich Voyager-2 an Bord einer Titan-Centaur-Rakete auf den Weg durch unser Sonnensystem. Nach 35 Jahren erreichte die Sonde nun eine Entfernung von knapp 15 Mrd. km von der Sonne. Sie ist damit rund hundert Mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Voyager-2 hat als bisher einzige Raumsonde die beiden äusseren Gasplaneten Uranus und Neptun passiert und für die Wissenschaft wichtige Daten gesammelt. Sie ist die älteste in Betrieb stehende Raumsonde. Die Zwillingssonde Voyager-1 startete ihre Reise 16 Tage nach Voyager 2, am 5. September 1977. Aufgrund ihrer grösseren Geschwindigkeit erreichte sie den Jupiter – zusammen mit dem Saturn das eigentliche Hauptziel der Voyager-Mission – jedoch zuerst. Mittlerweile hat sich Voyager-1 rund 18 Mrd. km von der Sonne entfernt, womit diese Sonde das am weitesten von der Erde entfernte, von Menschenhand gemachte Objekt ist.

Beide Sonden senden immer noch Daten zur Erde und erhalten beispielsweise auch Manöverbefehle, mit denen Gerätekalibrierungen durchgeführt werden. Bis die Forscher allerdings eine Rückmeldung von Voyager-1 erhalten, verstreichen rund 33 Stunden, denn so lange benötigen die Daten für ihre Reise zur Sonde und zurück. Das JPL im kalifornischen Pasadena betreut die Mission. Suzanne Dodd, Projektmanagerin im JPL, erklärt, dass sie fast täglich Daten von Voyager-1 und -2 empfängt. «Die beiden Sonden sind in grossartiger Verfassung, wenn man berücksichtigt, dass sie der hohen Strahlenbelastung um Jupiter ausgesetzt waren und den tiefen Temperaturen im Weltraum trotzen müssen», führt Dodd weiter aus.

Wärme und Strom
Die für die Kommunikation und den Betrieb der Instrumente benötigte Energie liefern radionuklidbetriebene, thermoelektrische Generatoren (RTG). Diese wandeln die Zerfallswärme von Pu-238 mit Hilfe thermoelektrischer Elemente ohne bewegte Teile in elektrischen Strom um. Jede Sonde ist mit drei elektrisch parallel geschalteten RTG ausgestattet und wird heute noch mit einer elektrischen Leistung von 315 Watt gespeist. Aufgrund der allmählich nachlassenden Wärmeleistung – Pu-238 hat eine Halbwertszeit von 87,7 Jahren – müssen die Forscher den Strombedarf der Sonden nach und nach drosseln. Das JPL hat dazu ein Energiemanagement ausgearbeitet. Im Dezember 2011 beispielsweise stellte das JPL eine Heizeinheit auf Voyager-1 ab. Das davon betroffene Messinstrument arbeitet seither bei einer Temperatur von nur noch -79°C und dies, obwohl das Instrument für eine Mindesttemperatur von -35°C ausgelegt wurde. Die Forscher rechnen damit, dass das Instrument sogar bei noch tieferen Temperaturen seine Funktion ausführen könnte.

Die Wissenschafter am JPL gehen davon aus, dass Voyager-1 und -2 ihre Funktionen mit diesen Massnahmen bis 2020 aufrechterhalten werden. Bis dann, schätzen die Experten, sollten die Sonden den Rand unseres Sonnensystems hinter sich gelassen haben und in die Weiten des interstellaren Raums vordringen.

Nukleare Energiequellen für Weltraummissionen
Die Nasa setzt seit geraumer Zeit nukleare Energiequellen für ihre Missionen ein. Ein aktuelles Beispiel ist der Marsrover Curiosity, der Anfang August auf der Marsoberfläche aufgesetzt hat. Mithilfe radioaktiver Isotope versorgt die Raumfahrtbehörde ihre Sonden mit Wärme oder erzeugt damit elektrische Energie, wie zuvor beschrieben. Einen Überblick über die Nasa-Missionen, bei denen nukleare Energiequellen eingesetzt wurden oder noch genutzt werden, bietet die Tabelle.