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Wissen & Umwelt

Flug zum großen Bruder der Erde

Die Raumsonde Juno soll den Aufbau und die chemische Zusammensetzung des Planeten Jupiter untersuchen. Die Forscher wollen etwas über die Anfänge des Sonnensystems lernen und damit auch über die Entstehung unserer Erde.

Eine Illustration der NASA-Sonde Juno vor dem Planeten Jupiter (Foto: NASA/JPL-Caltech)

Erst nach fünf Jahren am Ziel

Jupiter ist der größte Planet in unserem Sonnensystem. Er enthält mehr Masse als alle anderen Planeten, Monde und Gesteinsbrocken zusammen. Doch der Riese gibt den Astronomen noch immer viele Rätsel auf. Jetzt soll die Raumsonde Juno dem Forscher Scott Bolton und seinen Kollegen auf die Sprünge helfen: "Mit Juno wollen wir vor allem die Anfänge Jupiters untersuchen. Dieser Planet ist der Schlüssel, um zu verstehen, wie sich unsere Sonne und alle Planeten gebildet haben", hofft er.

Der Forscher vom Southwest Research Institute in San Antonio, Texas ist Chefwissenschaftler der Juno-Mission, die am Freitag (05.08.2011) vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral gestartet ist. Während die Erde ein felsiger Körper mit einer hauchdünnen Atmosphäre ist, ist Jupiter ein riesiger Gasball. Sein Durchmesser ist elfmal größer als der der Erde. Jupiter hat den größten Teil des Materials abbekommen, das nach der Entstehung der Sonne übrig geblieben war. Wie ein riesiger Staubsauger hat er die Reste jener Urwolke aufgesammelt, aus der sich die Sonne und die Planeten gebildet hatten.

Suche nach dem Planetenrezept

Die Raumsonde Juno im Bauzustand (Foto: NASA/JPL-Caltech/LMSS/dpa)

Die Sonde spürt Teilchen auf, misst Magnetfelder und untersucht die Gaswolken

"Wir wollen wissen, woraus genau Jupiter besteht. Uns geht es um das Rezept für die Herstellung von Planeten. Wir suchen jetzt nach den Zutaten, die wir brauchen," fasst Scott Bolton das wissenschaftliche Ziel der neuen Mission zusammen. Zwar haben schon sieben Raumsonden Jupiter besucht, doch sind die meist nur am Planeten vorbei geflogen und haben sich dabei vor allem den großen Monden des Planeten gewidmet.

Die Raumsonde Galileo, die in den 90er Jahren Jupiter umkreist hat, musste wegen eines Problems mit ihrer Antenne auf Teile ihres Forschungsprogramms verzichten. Nun soll Juno endlich klären, wie viel Wasser es in den Gasmassen des Jupiters gibt und ob der Planet komplett aus Gas besteht oder doch über einen Gesteinskern verfügt.

Schwung holen an der Erde

Die Raumsonde wiegt beim Start fast vier Tonnen und hat in etwa die Ausmaße eines Geräteschuppens im Garten. Für die Reise zum Jupiter lassen sich die Raumfahrtingenieure von der Natur helfen, um Treibstoff zu sparen. Juno legt zunächst etwa die halbe Distanz zum Jupiter zurück. Doch im Herbst 2013 zieht die Sonde noch einmal ganz dicht an der Erde vorbei, um sich den letzten Schwung zu holen, den sie braucht, um wirklich bis zum Jupiter zu kommen. Im Juli 2016 soll Juno nach fünf Jahren Flugzeit endlich ihr Ziel erreichen und das Forschungsprogramm beginnen.

Die Raumsonde Juno in einer Bildanimation vor dem Planeten Jupiter (Foto: NASA/JPL/AP/dapd)

In elliptischen Bahnen nähert sich Juno immer wieder seinem Ziel

An Bord der Sonde befinden sich sieben wissenschaftliche Instrumente, darunter zwei Kameras, ein Magnetfeld-Messgerät und Teilchendetektoren. All diese Geräte mit Strom zu versorgen, ist bei einer solchen Mission keineswegs einfach, betont Jan Chodas, Projektmanagerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien, von wo aus Juno gesteuert wird. "Nie zuvor haben wir eine Sonde so weit draußen im All mit Solarstrom betrieben. Die Solarzellenflächen würden in der Erdumlaufbahn etwa 14 Kilowatt liefern, aber in der Entfernung Jupiters bekommen wir nur noch etwa 400 Watt," erklärt die Forscherin.

Sonnenstrom im Dunkeln

Jupiter ist knapp 800 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt, gut fünfmal weiter als unsere Erde. Dort draußen bekommt Juno nicht einmal ein Fünfundzwanzigstel des Sonnenlichts ab, das uns auf der Erde erreicht. Doch das Juno-Team ist zuversichtlich, dass die drei jeweils knapp zehn Meter langen Solarzellenflächen genügend Strom liefern. Von den 400 Watt steht den wissenschaftlichen Instrumenten nur etwa die Hälfte zur Verfügung. Den Rest verbrauchen der Bordcomputer, der Funksender oder die Heizelemente, die Juno in der Kälte des Alls warm halten.

Die Sonnensegel der Raumsonde Juno (Foto: NASA/JPL-Caltech/KSC/AP/dapd)

Die Sonde verbraucht weniger Strom als ein Staubsauger

Jede Kaffeemaschine und jeder Haarföhn verbrauchen mehr Energie als die Raumsonde zur Verfügung hat, um damit zu fliegen, den Planeten Jupiter zu erforschen und die Daten zur Erde zu funken - ein Meisterwerk der Ingenieure, die zudem noch erstaunlich schnell gearbeitet haben. "Die Juno-Mission ist am 05.08.2008 bewilligt worden und wir starten nur drei Jahre später," betont sichtlich stolz Jim Green, der Direktor für Planetenwissenschaft im NASA-Hauptquartier in Washington. "Wir haben den Zeitplan eingehalten und auch das Budget von 1,1 Milliarden Dollar für Bau, Flug und Betrieb der Sonde."

Am Ende verglüht Juno im Planeten

Geht alles glatt, wird Juno im Sommer 2016 in eine Umlaufbahn um den Planeten einschwenken. Auf einer stark elliptischen Bahn zieht die Sonde um den Jupiter und nähert sich dabei alle zehn Tage der Wolkendecke bis auf 5000 Kilometer. Nie zuvor ist eine Raumsonde dem Riesenplaneten so nah gekommen. Mehr als ein Jahr lang soll Juno die Jupiterwolken genau überwachen, untersuchen, wie tief die gewaltigen Sturmsysteme ins Innere des Planeten reichen, die Zusammensetzung des Jupiters bestimmen und das Magnetfeld und die Teilchen in seiner Umgebung erforschen.

Diese Daten werden helfen, so hoffen die Forscher, auch die kosmischen Ursprünge unserer Erde besser zu verstehen. Für die Astronomen wäre dies das ersehnte Happy-Ending einer langen Weltraummission. Dagegen wird die Raumsonde am Ende einen dramatischen Tod sterben. Nach Abschluss der Messungen im Herbst 2017 wird Juno gezielt in den Planeten gelenkt und in den Gasmassen Jupiters verglühen.

Autor: Dirk Lorenzen
Redaktion: Fabian Schmidt

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