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Abschied vom Sonnensystem: Voyager im Termination Shock

Aus San Francisco berichtet

30 Jahre ist sie schon unterwegs - jetzt hat die Raumsonde "Voyager 2" die Zone zwischen Sonnensystem und interstellarem Raum erreicht, den "Termination Shock". Die Messdaten zeigen: Die Grenze flattert hin und her und fungiert als mächtiger Teilchenbeschleuniger.

Edward Stone vom California Institute of Technology gehört zu den Wissenschaftlern, denen besonders viel Geduld abverlangt wird. 1972 war er zum "Voyager"-Projekt gestoßen, 1977 wurden die Zwillingssonden "Voyager 1" und "Voyager 2" ins All geschossen. Spektakuläre Daten lieferten die Sonden dann höchstens alle paar Jahre. Nun verlässt "Voyager 2" unser Sonnensystem - die bislang 30 Jahre währende Reise tritt in eine neue Phase.

Stones Beharrlichkeit wurde immer wieder belohnt: Die Sonden funkten beeindruckende Fotos vom Jupiter oder den Ringen des Saturn zur Erde (siehe Bilderstrecke unten). Nun, nach 30 Jahren Flug, hat Sonde Nummer 2 die Zone des sogenannten Termination Shock vermessen - die Grenze zwischen Sonnensystem und interstellarem Raum.

"Ein neuer Meilenstein in der 30-jährigen Geschichte von 'Voyager'", sagt Stone voller Stolz auf der Pressekonferenz in San Francisco. "Zum ersten Mal haben wir direkte Messungen vom Termination Shock." Zugleich habe "Voyager 2" bewiesen, dass das Sonnensystem eingedrückt sei. Bislang habe es dafür nur Indizien gegeben.

Der Termination Shock markiert den Rand unseres Sonnensystems. Der Solarwind wird an dieser Grenze durch das interstellare Magnetfeld stark abgebremst. Das zeigen auch die Messdaten, die das "Voyager"-Team jetzt auf dem Treffen der American Geophysical Society (AGU) vorgestellt hat. Auf dem weiteren Flug wird "Voyager 2" die sogenannte Heliosheath passieren, wo sich Sonnenwind und interstellares Gas mischen - dahinter beginnt der interstellare Raum.

Es gab bislang keine Messungen von der Außengrenze unseres Sonnensystems. Der erste Versuch mit "Voyager 1" schlug fehl, Instrumente fielen aus, zudem gingen Daten verloren. Mit "Voyager 2" hatten die Nasa-Forscher mehr Glück und konnten so beim Passieren des Termination Shock dabeisein - zumindest mit ihren Instrumenten.

"Die Sonde hat den Termination Shock gleich fünf Mal durchquert", berichtet Stone und vergleicht die Situation mit Wellen, die den Strand erreichen. Das Wasser kommt, geht zurück, eine neue Welle kommt. Auch wenn der Begriff Termination Shock Schlimmes befürchten lässt - beim Durchfliegen der Grenzzone war "Voyager 2" nicht in Gefahr: "Das Raumschiff nimmt keinen Schaden", betont Stone.

"Voyager 1" hat den Termination Shock schon 2004 passiert - in einem Abstand von rund 94 Astronomischen Einheiten (AE) zur Sonne. Eine AE entspricht dem mittleren Abstand Erde - Sonne, also knapp 150 Millionen Kilometern. "Voyager 2" hat diese Marke nun ebenfalls erreicht - allerdings in dem geringeren Abstand von 84 AE.

Die Abstände der Shocks zur Sonne sind verschieden

Die beiden Sonden entfernen sich in verschiedenen Richtungen von der Sonne: nach Norden ("Voyager 1) beziehungsweise nach Süden ("Voyager 2"). Normalerweise sollten die Abstände von der Sonne zum Termination Shock in alle Richtungen gleich sein - der nun gemessene Unterschied beweist jedoch, dass unser Sonnensystem eine Delle hat.

"Das interstellare magnetische Feld ist offenbar an der Stelle, an der sich 'Voyager 2' befindet, stärker als an anderen Stellen", erklärt Stone das Phänomen. Sein Forscherkollege Leonard Burlaga vom Goddard Space Flight Center der Nasa ergänzt: "Der stellare Wind versucht, in den interstellaren Raum zu dringen - aber der sagt Nein." Der Termination Shock ist laut Burlaga eine sehr dynamische Grenze. Sie flattert hin und her, so konnte die Sonde die Marke auch fünf Mal durchqueren.

Eine Überraschung erlebten die Forscher, als sie die Temperaturwerte des Plasmas aus Protonen und Elektronen untersuchten, aus denen der Sonnenwind besteht. Sie hatten mit einer starken Aufheizung gerechnet - irgendwohin musste die beim Abbremsen des Sonnenwindes freiwerdende Energie schließlich gehen. Doch statt der erwarteten Million Kelvin zeigten die Instrumente nur rund 200.000 Kelvin an. Wohin war die Energie verschwunden?

"Ein mächtiger Teilchenbeschleuniger"

"Wahrscheinlich steckt sie in Partikeln, die von außen aus dem interstellaren Raum kommen und ionisiert werden", sagt Burlaga im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Diese Teilchen würden sich danach deutlich schneller bewegen - so zumindest die Theorie der Forscher. "Der Termination Shock ist ein mächtiger Teilchenbeschleuniger", glaubt Burlaga.

Für ihn und "Mister Voyager", den Sondenpionier Stone, ist die Mission "Voyager" noch lange nicht zu Ende. Stone ist gerade dabei, die Projektförderung für die nächsten drei Jahre zu beantragen, ursprünglich sollten die Sonden nur vier Jahre fliegen - zu Saturn und Jupiter.

"Die Sonden werden den interstellaren Raum erreichen", ist sich Stone sicher. "Die Frage ist nur, ob wir dann noch genug elektrische Energie an Bord haben." Nach Stones Angaben wird es wohl noch sieben bis zehn Jahre dauern, bis auch die Heliosheath durchquert ist - dann beginnt der interstellare Raum. "Die Energie wird mindestens bis 2020 reichen, vielleicht sogar bis 2025."

Die Sonde könnte ihren Vater überleben

Der Astronom könnte längst seinen wohlverdienten Ruhestand genießen, doch seine Raumsonde lässt ihn nicht los. Stone verkörpert "Voyager" bis heute, das zeigt sich auch auf der Pressekonferenz. Obwohl er mit drei Forscherkollegen auf dem Podium sitzt, kommen diese kaum zu Wort. Praktisch jede Frage hat Stone schon beantwortet, bevor seine Kollegen überhaupt dazu kommen, zu einer Antwort anzusetzen.

Langweilig ist Stone bei der "Voyager"-Mission nie geworden, auch wenn sie für ihn schon 30 Jahre dauert. Etwas zu tun ist immer: "Wir bekommen ständig Daten von der Sonde, und die werten wir ständig aus", sagt er im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Immerhin beschäftigt ihn die Mission nicht mehr rund um die Uhr wie ganz zu Anfang: "'Voyager' ist für mich ein Teilzeitprojekt."

Irgendwann wird er das Projekt wohl ganz an einen jüngeren Kollegen abgeben müssen: Er ist bereits 71 Jahre alt, auch wenn man ihm das kaum anmerkt. Es könnte sogar sein, dass "Voyager 2" länger sendet als ihr Chefwissenschaftler lebt - ein Phänomen, mit dem man als Raumsonden-Fachmann rechnen muss.

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Termination Shock: Grenze zum interstellaren Raum
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Voyager-Aufnahmen: 30 Jahre lange Reise durchs Sonnensystem


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