Voyager 2

Voyager 2
	; Künstlerische Darstellung der Voyager-Sonde im All
NSSDC ID	1977-076A
Missionsziel	Untersuchung der Planeten Jupiter und Saturn, sowie deren Monden (später auf Uranus und Neptun ausgeweitet)
Auftraggeber	NASA
Trägerrakete	Titan-IIIE-Centaur
Aufbau
Startmasse	825,50 kg
	Instrumente
	CRS, ISS, IRIS, LECP, PPS, PLS, PWS, PRA, RSS, MAG, UVS
Verlauf der Mission
Startdatum	20. August 1977
Startrampe	Cape Canaveral AFS Launch Complex 41
Enddatum	voraussichtlich 2025

Voyager 2 (engl. Voyager für Reisender) ist eine Raumsonde der NASA zur Erforschung des äußeren Planetensystems im Rahmen des Voyager-Programms. Sie wurde am 20. August 1977 vom Launch Complex 41 auf Cape Canaveral mit einer Titan-IIIE-Centaur-Rakete gestartet. Ihre identisch aufgebaute Schwestersonde Voyager 1 startete 16 Tage später auf einer anderen Flugbahn.

Die Mission von Voyager 2 gilt als einer der größten Erfolge der NASA und der Raumfahrt allgemein, da die Sonde ihre geplante Lebenserwartung weit übertroffen hat und noch heute regelmäßig Daten zur Erde sendet.^[1] Außerdem ist sie das (nach ihrer Schwestersonde und Pioneer 10) am drittweitesten von der Erde entfernte von Menschen gebaute Objekt. Am 4. April 2024 ist Voyager 2 ca. Vorlage:Voyager: Kein gültiges Datum angegeben! Astronomische Einheiten (AE) von der Sonne entfernt, das sind etwa Fehler im Ausdruck: Unerwarteter Operator < Milliarden Kilometer.^[2]

Vorgeschichte

Die Wurzeln des Voyager-Programms reichen bis in die Mitte der 1960er-Jahre zurück. Es gab Berechnungen für Flugbahnen für Sonden, die die günstigen Stellungen der äußeren Planeten Ende der 1970er ausnutzen könnten. Anfang der 1970er-Jahre wurde der Bau der Voyager 1 und 2 beschlossen. Da sie erst als Erweiterung der Mariner-Serie geplant waren, wurden sie erst als „Mariner 11“ und 12 bezeichnet. Diese Bezeichnung wurde später aufgrund der großen strukturellen Unterschiede der Sonden fallengelassen. Bis zum März 1975 war die Konzeptphase abgeschlossen und der Bau der Sonden begann.

Missionsziele

Die Voyager-Sonden hatten keinen besonderen Forschungsschwerpunkt, da es im Vorfeld erst wenige Erkenntnisse über die äußeren Planeten gab, die hätten ausgebaut werden können. Daher sind die Missionsziele relativ weit gefasst:

Untersuchung der Atmosphären von Jupiter und Saturn im Hinblick auf Zirkulation, Struktur und Zusammensetzung
Analyse der Geomorphologie, Geologie und Zusammensetzung der Monde
Genauere Bestimmung der Masse, Größe und Form aller Planeten, Monde und Ringe
Untersuchung diverser Magnetfelder im Hinblick auf ihre Feldstruktur
Analyse der Zusammensetzung und Verteilung von geladenen Teilchen und Plasma
Besonders genaue Untersuchungen der Monde Io und Titan

Eine der beiden Voyager-Raumsonden

Ablauf der Mission

Flugbahnen der Voyager-Sonden

Start und Flug

Start von Voyager 2

Voyager 2 wurde am 20. August 1977 vom Startkomplex 41 der Cape Canaveral AFS mit einer Titan-IIIE-Centaur-Rakete gestartet. 16 Tage später startete auch ihre Schwestersonde Voyager 1, aber mit einer leicht unterschiedlichen Flugbahn. Da Voyager 1 eine etwas höhere Startgeschwindigkeit aufwies (15,0 km/s gegenüber 14,5 km/s), wurde Voyager 2 am 15. Dezember 1977 in einer Entfernung von 1,75 AE von ihrer Schwestersonde überholt.

Die Flugzeit bis zum Jupiter betrug etwa 20 Monate.

Technische Probleme

Einige Monate nach dem Start stellte man fest, dass sich die Sensorplattform von Voyager 2 nicht ausfahren ließ. Nach vielen Versuchen gelang dies doch. Bei der Analyse des Fehlers spielte die Tatsache eine Rolle, dass man nach dem Start 207 Tage lang nicht mehr mit der Sonde kommuniziert hatte. Die Ursache dafür war wiederum eine Überlastung des Bodenteams, da zur gleichen Zeit das Galileo-Projekt vorbereitet wurde, wodurch viele Ressourcen aus dem Voyager-Programm abgezogen wurden. Das CCS der Sonde hatte die ausbleibenden Signale als Fehlfunktion des Primärsenders interpretiert und am 2. April 1978 auf den Reservesender umgeschaltet. Bei diesem war allerdings ein Bauteil zur automatischen Anpassung der Sende- und Empfangsfrequenz defekt. Die Relativgeschwindigkeit zwischen Erde und Raumsonde schwankte, je nachdem wo sich die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne gerade befand, was zu einem Dopplereffekt führte. Da das defekte Bauteil die Frequenzverschiebungen nicht mehr kompensierte, brach die Funkverbindung sehr häufig ab. Man sendete also am 6. April einen Befehl, der den Primärsender wieder aktivierte. Dieser war aber mittlerweile vollständig ausgefallen und so musste man den teildefekten Reservesender wieder in Betrieb nehmen. Man löste das Problem des Dopplereffektes, indem man ihn vorausberechnete und die Übertragungsfrequenz dann manuell einstellte. Da Voyagers Empfänger nur eine Bandbreite von 96 Hz aufwies, konnten geringste Abweichungen in der Frequenzerzeugung zu einem Verbindungsabbruch führen. Schon eine Erwärmung der Sonde von 0,25 K konnte eine kritische Abweichung hervorrufen, weswegen der Temperaturkontrolle noch höhere Priorität beigemessen wurde.

Am 23. Februar 1978 stellte man während eines Tests der Scanplattform fest, dass ein Zahnrad klemmte und eine korrekte Ausrichtung verhinderte. Während der folgenden drei Monate kam man zu dem Schluss, dass sich ein weicher Fremdkörper, wahrscheinlich ein Stück Isolationsfolie, zwischen den Zahnrädern befand. Durch mehrmaliges Aktivieren der Elektromotoren konnte dieser schließlich zerrieben und die Scanplattform wieder einsatzfähig gemacht werden.

Jupiter

Als Voyager 2 am 25. April 1979 im Jupitersystem ankam, löste sie ihre Schwestersonde Voyager 1 bei der Erkundung des Planeten beinahe nahtlos ab. Die Flugbahn von Voyager 2 war so gewählt, dass sie einige Monde von jener Seite untersuchen konnte, welche Voyager 1 verborgen geblieben war. Auch die neu entdeckten Ringe und die Nachtseite von Jupiter sollten genauer untersucht werden. Erkundet wurden die Monde Amalthea, Io, Europa, Kallisto und Ganymed, alle noch vor der Jupiterpassage. Dabei konnten auch Messungen mittels des PPS-Instruments durchgeführt werden, das bei Voyager 1 ausgefallen war. Während der zweitägigen Primärphase in der Nähe der Monde und beim Jupiter erhielt die Sonde durchgängig Unterstützung durch die 64-m-Antennen des Deep Space Networks, wodurch die maximale Datenrate von 115 kbit/s erreicht werden konnte. Am 9. Juli kam die Sonde Jupiter mit rund 570.000 km am nächsten.^[3] Als Voyager 2 am 5. August das Jupitersystem verließ, hatte sie 13.350 Bilder zur Erde gesendet und den Planeten in einer Distanz von 643.000 km passiert. Durch das Swing-by-Manöver wurde die Sonde auf 16 km/s beschleunigt und befand sich nun auf dem Kurs zu Saturn.

Jupiter in Echtfarben
Detailaufnahme von Jupiter
Jupiters Ringe in Falschfarben
Ein Vulkanausbruch auf Io
Der Mond Kallisto
Der Mond Ganymed
Nahaufnahme von Europa

Saturn

Die Erkundung von Saturn zeigte die sehr hohen Windgeschwindigkeiten des Saturn, insbesondere in Äquatornähe, wo Voyager 2 Geschwindigkeiten von bis zu 500 Meter pro Sekunde messen konnte. Diese wehen hauptsächlich in östlicher Richtung, werden mit zunehmenden Breitengraden langsamer und ab 35° Nord/Süd dreht die Richtung auf West. Voyager 2 konnte auch eine sehr starke Symmetrie der Windverhältnisse zwischen dem nördlichen und südlichen Teil Saturns feststellen, was einige Wissenschaftler als Hinweis auf Strömungen durch das Planeteninnere werteten.

Die Sonde konnte aufgrund ihrer Flugbahn auch die obere Atmosphäre des Planeten mittels des RSS-Instruments untersuchen. An der Oberfläche wurde eine minimale Temperatur von 82 K (−191 °C) bei einem Druck von 70 mBar gemessen. Bei der größtmöglich messbaren Tiefe herrschte eine Temperatur von 143 K (−130 °C) bei einem Druck von 1200 Millibar. Es wurden auch Polarlicht-ähnliche Phänomene nördlich des 65. Breitengrades entdeckt und im UV-Bereich in den mittleren Breitengraden. Letzteres tritt nur bei Sonneneinstrahlung auf und gibt immer noch Rätsel auf, da die geladenen Teilchen der Sonne zumindest auf der Erde nur in den Polarregionen auftreten und nicht in mittleren Breitengraden.

Saturn in Echtfarben mit den Monden Tethys, Dione und Rhea
Saturns S-Ringe in Falschfarben
Der Mond Hyperion
Der Mond Janus
Eine niedrig aufgelöste Aufnahme von Prometheus
Der Eismond Enceladus
Der Mond Titan
Der Mond Iapetus

Verlängerung der Mission

Bereits im Frühjahr 1981 wurden die ersten Korrekturmanöver durchgeführt, um Voyager 2 zu Uranus bringen zu können. Dies war ursprünglich nicht vorgesehen, da die Sonde bei der Ankunft bereits 8 Jahre unterwegs sein würde. Dies entsprach dem Doppelten der prognostizierten bzw. projektierten Lebensdauer. Interne Studien ergaben eine nur 65-prozentige Chance, dass Voyager 2 Uranus funktionsfähig erreichen würde. Aufgrund der stark begrenzten Rechenkapazitäten der Sonde waren umfangreiche Arbeiten am Boden nötig, die pro Jahr ca. 30 Millionen US-Dollar kosteten. Trotz dieser Umstände bewilligte die NASA eine Weiterführung der Mission, vor allem deshalb, weil es zu jener Zeit außer den beiden Voyager-Sonden mit Viking 1 nur noch eine weitere aktive Planetensonde gab.

Es wurde erforderlich, die Software massiv zu überarbeiten. Ein Projektwissenschaftler drückte dies so aus: „Die Sonde, die Uranus erreicht, ist nicht dieselbe, welche die Erde verlassen hat.“ Im Wesentlichen gab es drei große Probleme: die extrem geringe Datenrate aufgrund der großen Entfernung (viermal niedriger als bei Saturn), die verminderte Energieabgabe der Radionuklidbatterien von nur noch 400 Watt (420 Watt waren für den Vollbetrieb notwendig) und die geringe Lichtstärke, die längere Belichtungszeiten erforderte und somit die Gefahr von unscharfen Bildern erhöhte.

Das Problem der Datenübertragung wurde von zwei Seiten angegangen: Zum einen wurde das Datenvolumen reduziert, zum anderen wurde der Empfang verbessert. Letzteres erreichte man durch den zusätzlichen Einsatz von weiteren Empfangsantennen. Normalerweise wurde die Telemetrie über eine 64-m-Antenne des DSN abgewickelt, welche eine Datenrate von 7,2 bis 9,6 kbit/s ermöglichte. Dies war aber nicht genug, die große Menge an wissenschaftlichen Daten bei der Uranuspassage zu bewältigen. Daher wurden eine weitere 34-m- und eine 64-m-Antenne hinzugeschaltet, so dass eine Datenrate von 21,6 kbit/s erreicht werden konnte.

Auf der anderen Seite gelang es, das Datenvolumen deutlich zu reduzieren. So ersetzte man den Golay-Fehlerkorrekturcode durch das fortgeschrittenere Reed-Solomon-Verfahren, welches bei ähnlicher Leistung deutlich weniger Datenrate verbraucht. Allein durch diese Maßnahme konnte die nutzbare Datenrate um 70 Prozent gesteigert werden. Allerdings hatte diese Vorgehensweise den Nachteil, dass die Hardware für die Reed-Solomon-Codierung nicht doppelt vorhanden war, wie es bei der Golay-Codierung der Fall war, und somit die Ausfallsicherheit nicht mehr gegeben war. Bei den sehr großen Bilddateien, die mit Abstand am meisten Bandbreite beanspruchten, wurde nun verlustbehaftete Kompression angewandt. Ein aufwändiges Verfahren wie die Huffman-Kodierung war hierfür aufgrund der sehr begrenzten Rechen- und Speicherkapazitäten jedoch nicht zu realisieren. Allerdings konnte man sich die Tatsache zunutze machen, dass der Bildbereich außerhalb der Planetenkanten in den vier Ecken des Bildes praktisch keine relevanten Informationen enthielt. Statt 8 Bit pro Bildpunkt zu senden, wurden jetzt nur noch 3 Bit versendet, welche die Helligkeitsdifferenz zum vorhergehenden Punkt beschrieben. Allerdings musste man auch für diese Maßnahme die Ausfallsicherheit reduzieren, und zwar durch den Verzicht auf den Reserve-FDS-Computer, da dieser nun für die Durchführung der Kompressionsalgorithmen herangezogen wurde. In der Summe dauerte die Übertragung eines Bildes aus dem Uranussystem nun mit 104 Sekunden nur 15 Prozent länger als bei Saturn, bei gerade mal einem Viertel der Datenrate.

Dem Problem der verminderten Stromversorgung begegnete man mit einem festen Zeitplan, der festlegte, wann welches Instrument aktiv sein durfte. Dieser Plan wurde mit Hilfe von Simulationen erstellt, in denen ermittelt wurde, wann welches Instrument den höchsten Nutzen brachte. Komplizierter gestaltete sich der Umgang mit den langen Belichtungszeiten, die aufgrund der geringen Lichtintensität nötig waren. Das größte Problem war hier das Magnetband, welches zur Live-Speicherung der Bilddaten mit Beginn der Belichtung anlief und der Sonde einen kleinen Ruck versetzte, welcher bei einer Belichtungszeit von bis zu 1,44 s zu deutlicher Schlierenbildung führte. Diesen Effekt wollte man mit dem gezielten Einsatz der Schubdüsen kompensieren. Allerdings durften diese nur 5 Millisekunden betrieben werden, was problematisch war, da die verbauten Düsen laut Spezifikation mindestens 10 ms lang arbeiten mussten, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Nachdem man den 5-ms-Zyklus an mehreren baugleichen Modellen auf der Erde und schließlich bei Voyager 1 erprobt hatte, zeigte sich aber, dass man das Verfahren problemlos bei Voyager 2 einsetzen konnte.

Sechs Tage vor dem Vorbeiflug kam es zu weiteren Problemen bei der Bildübertragung. Auf den komprimierten Bildern tauchten plötzlich helle und dunkle Linien auf. Zur Fehlersuche lud man ein komplettes Speicherabbild aus dem FDS herunter. Dabei stellte man fest, dass eine Speicherzelle eine 1 statt der korrekten 0 beinhaltete. Da die Speicherzelle auf keine Befehle reagierte, modifizierte man die Software, um den Fehler zu korrigieren. Zwei Tage später funktionierte das Bildsystem wieder wunschgemäß.

Uranus

Am 4. November 1985 begann Voyager 2 ihre Beobachtungen von Uranus. Vor der Passage des Planeten wurden neben den fünf bis dahin bekannten Uranusmonden zehn weitere, kleinere entdeckt: Puck, Juliet, Portia, Cressida, Desdemona, Rosalind, Belinda, Cordelia, Ophelia und Bianca. Der Mond Perdita wurde erst 13 Jahre später anhand von Aufnahmen der Sonde bestätigt. Ihr Vorbeiflug am Uranus erfolgte am 24. Januar 1986 in einem Abstand von etwa 81.500 km. Ihre geringste Entfernung bestand zum Mond Miranda mit etwa 29.000 km. Ihre Ablichtungen des Uranussystems endeten am 25. Februar 1986.^[4]

Uranus in Echtfarben
Uranus in Falschfarben
Falschfarbenaufnahme von Uranus’ Ringen
Der stark zerfurchte Mond Miranda
Detailaufnahme von Mirandas Oberfläche
Der Mond Umbriel
Der ebenfalls stark verformte Mond Ariel

Vorbereitung der Neptun-Erkundung

Nach dem Verlassen des Uranus-Systems stellte sich schnell die Frage nach der genauen Flugbahn, die Voyager 2 bei der anstehenden Passage von Neptun einschlagen sollte. Da nach Neptun kein weiteres Ziel mehr angeflogen werden sollte, konnte unter vielen möglichen Bahnen gewählt werden. Jede Route hatte hinsichtlich der Beobachtung ihre eigenen Vor- und Nachteile, so dass die einzelnen Teams versuchten, für ihr Ressort die jeweils beste Bahn durchzusetzen. Die Atmosphären-Abteilung verlangte einen möglichst nahen Vorbeiflug, die Planetenwissenschaftler wollten Voyager 2 möglichst nah an den einzigen erreichbaren Mond Triton heranführen, und die Abteilung für Teilchen- und Strahlungsmessung bevorzugte einen eher entfernten Vorbeiflug. Am Ende einigte man sich auf einen Kompromiss, welcher auch die inzwischen neu entdeckten Ringe des Neptun einschloss. Die Flugroute sollte die Sonde auf bis zu 4800 km an Neptun heranführen und sah eine Passage von Triton in einer Entfernung von 38.500 km vor. Die Route wurde im Sommer 1986 freigegeben und am 14. Februar 1987 wurden die Schubdüsen für eineinhalb Stunden aktiviert, was die Sonde endgültig auf ihren Kurs zu Neptun brachte. Da das Neptun-System kaum erforscht war, speicherte man auch einen Befehlssatz für einen Notfallkurs, falls unvorhergesehene Gefahren die Sonde ernsthaft bedrohen sollten.

Bei der Übertragung der wissenschaftlichen Daten stellte sich dasselbe Problem wie bei der Uranus-Passage, wobei die Distanz nochmals deutlich angestiegen war. Um dem abermals deutlich gesunkenen Empfangspegel, bedingt durch die große Entfernung und die schwächere Stromversorgung der Sonde (370 W, 30 W weniger als bei Uranus), entgegenzuwirken, wurden die Empfangsanlagen auf der Erde weiter verbessert. Dies umfasste folgende Maßnahmen:

Rauschärmere Empfänger an den DSN-Antennen (+55 Prozent Empfangspegel bzw. 3,8 dB mehr Signal-Rausch-Abstand)
Vergrößerung der 64-m-Antennen auf 70 m Durchmesser
Zusammenschalten der Antennen in Canberra und des Parkes-Observatoriums
Teilweise eine zusätzliche 64-m-Antenne des Usuda Deep Space Centers
Zusammenschalten der Antennen von Goldstone mit denen des Very Large Array

Durch diese Maßnahmen konnten Datenraten von 19 bis 22 kBit/s erreicht werden. Darüber hinaus verbesserten sie die Auswertung des S-Band-Experiments, da der Empfangspegel erst später unter ein kritisches Niveau sank, so dass man tiefer in die Atmosphäre von Neptun blicken konnte.

Bei den Beobachtungen musste das Missionsteam mit noch größeren Einschränkungen arbeiten als bei Uranus. Durch das um 30 W niedrigere Energieniveau konnten noch weniger Instrumente parallel betrieben werden. Um dies einzuhalten, maß eine Software den momentanen Stromverbrauch und schaltete beim Überschreiten der Grenzwerte Instrumente ab. Aufgrund der großen Entfernung stiegen auch die Signallaufzeiten, so dass die Sonde zunehmend autonom arbeiten musste. Man erstellte daher auf Basis der Bahndaten, die zeitnah gewonnen wurden, um möglichst genaue Berechnungen zu ermöglichen, mehrere Befehlssätze für die jeweiligen Flugphasen und sandte sie zur Sonde.

Dies war vor allem durch weiteren Verzicht auf redundante Computersysteme möglich, so dass für neue Funktionen ausreichend Speicherplatz und Verarbeitungskapazität zur Verfügung stand. Gemessen an ihrem Alter und der offiziell prognostizierten Lebensdauer war Voyager 2 in einem bemerkenswert guten Zustand. Neben dem bereits früh ausgefallen Primärsender waren lediglich einige Speicherblöcke in den beiden FDS-Computern defekt und beim PPS-Instrument waren einige Filter ausgefallen.

Neptun

Der Planet Neptun

Am 6. Juni 1989 begann die aktive Neptun-Phase der Sonde, 80 Tage vor dem Vorbeiflug. Die intensive Beobachtung des Neptun-Systems begann dann zwei Monate später, am 6. August, 20 Tage vor dem Vorbeiflug. Dieser erfolgte dann am 26. August in einer Entfernung von 4828 km. Die Beobachtungsphase endete am 2. Oktober 1989, nachdem über 9000 Bilder übertragen worden waren.

Bereits am 18. März, noch gut drei Monate vor der aktiven Phase, konnten intensive, schmalbandige Radiosignale von Neptun aufgefangen werden und so seine innere Rotationsgeschwindigkeit bestimmt werden. Während der Primärphase konnten durch sehr lange belichtete Aufnahmen die Ringe Neptuns gefunden werden, deren Existenz man zuvor nur vermuten konnte. Bei Messungen des Magnetfelds stellte es sich als deutlich schwächer heraus als das von Uranus.

Beim Flug durch das Neptun-System entdeckte Voyager 2 neun zuvor unbekannte Monde. Sie konnten im Beobachtungsprogramm nicht mehr entsprechend berücksichtigt werden, nur Proteus wurde früh genug entdeckt, um noch entsprechende Anpassungen vornehmen zu können. Der schon zuvor bekannte Triton war ein Kernpunkt der wissenschaftlichen Mission; so konnte dessen Größe exakt bestimmt werden. In der Literatur hatte man einen Durchmesser von 3800 bis 5000 km angenommen, die Messungen ergaben aber einen Durchmesser von 2760 km. Tritons Oberfläche zeigte kaum Einschlagskrater und wies ein eher geriffeltes Profil ohne große Höhenauffälligkeiten auf. Als vorherrschende Farben erschienen Braun und Weiß. Letzteres ist ein Resultat der vulkanischen Aktivitäten auf dem Mond. Geysire schleudern große Mengen flüssigen Stickstoffs in die Höhe, welcher dann bei −210 °C gefriert und als weißer Stickstoffschnee auf der Oberfläche niedergeht. Die Atmosphäre Tritons wurde mit dem RSS-Instrument untersucht, wobei auf Bodenniveau nur ein Druck von 10 bis 14 µbar herrschte.

Falschfarbenaufnahme von Neptun
Der Mond Triton
Neptuns „Great Dark Spot“
Das Ringsystem von Neptun
Der Mond Proteus
Ein Mosaik Tritons

Interstellare Mission

Position der Voyager-Sonden

Seit der Neptunpassage befindet sich Voyager 2 wie ihre Schwestersonde Voyager 1 auf dem Weg in die äußeren Bereiche des Sonnensystems und darüber hinaus. Ziel der „Voyager Interstellar Mission“ (VIM) ist die Erforschung der Randbereiche des Sonnensystems und des umgebenden interstellaren Raumes. Dabei bewegt sich Voyager 2 mit einer Geschwindigkeit von 3,3 astronomischen Einheiten pro Jahr auf einer Bahn 48° (südlich) zur Ekliptik. Im August 2007 durchquerte die Raumsonde drei Jahre nach Voyager 1 den Termination Shock und trat in den „Heliosheath“ genannten äußeren Bereich der Heliosphäre ein, in dem sich Sonnenwind und interstellares Medium mischen.^[5] Es wird erwartet, dass Voyager 2 in den Jahren 2019 oder 2020 die Grenze zum interstellaren Raum (die Heliopause) durchbricht. Die Prognose war für den Zeitraum 2012–2016, wurde aber aufgrund der Ergebnisse der Schwestersonde Voyager 1 weiter nach hinten verlegt, da diese die Heliopause erst in 121 AE Sonnendistanz passierte, statt der ursprünglich vermuteten 110–115 AE.

Schema der Heliosphäre mit den beiden Sonden Voyager 1 und 2
Alte (links) und neue (rechts) Vorstellung vom Magnetfeld der Sonne
Position und Kurs von Voyager 1 (rot) und Voyager 2 am 15. Februar 2009 aus drei verschiedenen Perspektiven
Die Heliosphäre der Sonne, die Heliopause und der interstellare Raum bis Alpha Centauri – Größenverhältnisse

Die Sonde und ihre wissenschaftlichen Instrumente

Aufbau einer Voyager-Sonde

Voyager 2 ist mehrere Meter groß und ca. 800 kg schwer. Sie besteht im Wesentlichen aus einer zentralen, ringförmigen Aluminiumzelle (Durchmesser ca. 1,80 m), die im Querschnitt zehneckig ist und einen Großteil der Elektronik beherbergt, einer Parabolantenne (Durchmesser ca. 3,6 m) und einem 2,5 m langen Ausleger, der den Großteil der wissenschaftlichen Instrumente trägt. Die Energie wird von drei Radionuklidbatterien erzeugt. Voyager 2 ist baugleich mit Voyager 1.

Aktueller Status

Sonde

Daten (Stand: 1. November 2016):

Am 4. April 2024 ist Voyager 2 ca. Vorlage:Voyager: Kein gültiges Datum angegeben! AE von der Sonne entfernt, das sind etwa Fehler im Ausdruck: Unerwarteter Operator < Milliarden Kilometer.^[2]
Zurückgelegte Strecke am 1. November 2016: Ca. 26,253 Mrd. km = 175,49 AE^[6]
Geschwindigkeit relativ zur Sonne: 15,403 km/s = 3,239 AE/Jahr

Daten (Stand: 6. Januar 2016):

Verbleibender Treibstoff: 25,27 kg
Leistung der Radionuklidbatterien: 255,8 W (etwa 45,5 Prozent Leistungsverlust)
Datenrate Downlink: 159 bit/s mit 70-m-Antennen oder zwei kombinierten 34-m-Antennen. Die Sonde befindet weit ab südlich von der Ekliptik, so dass sie effektiv nur von der Südhalbkugel beobachtet werden kann. Damit bleiben von den Antennen des DSN nur die Antennen des Canberra Deep Space Communication Complex zur Kommunikation, eventuell unterstützt von der 64-m-Antenne des Parkes-Observatoriums.^[7]

Bisheriger und theoretisch zukünftiger Missionsverlauf

Instrumente

Stand: 2013^[8]^[9]^[10]

Instrument	Status	Anmerkungen
CRS	aktiv
ISS	deaktiviert
IRIS	deaktiviert
LECP	aktiv
PPS	deaktiviert
PLS	aktiv
PWS	defekt	Der Hochfrequenzempfänger ist 2002 ausgefallen und seither inaktiv.
PRA	deaktiviert
RSS	deaktiviert
MAG	aktiv
UVS	deaktiviert

Voyager Golden Record

Golden Record an Voyager 2

Die „Voyager Golden Record“ ist eine kupferne Datenplatte, die zum Schutz vor Korrosion mit Gold überzogen wurde. Auf ihr sind Bild- und Audio-Informationen über die Menschheit gespeichert. Auf der Vorderseite befindet sich unter anderem eine Art Gebrauchsanleitung und eine Karte, die die Position der Sonne in Relation zu 14 Pulsaren zeigt.

Populärkulturelle Rezeption

Voyager 2 und ihre Schwestersonde Voyager 1 zogen besonders während ihrer frühen Missionsphase viel Aufmerksamkeit auf sich, auch in der breiten Öffentlichkeit. Dies ist vor allem auf das außergewöhnliche Missionsprofil (insbesondere im Hinblick auf die zurückgelegten Entfernungen) und die für damalige Verhältnisse qualitativ sehr hochwertigen Farbaufnahmen vielfältiger Motive zurückzuführen. Auch die Idee des Sendens einer „Botschaft ins All“ mittels der Voyager Golden Record-Platte erregte große Aufmerksamkeit.

Siehe auch

Interstellare Raumfahrt

Literatur

Ben Evans: NASA's Voyager Missions. Springer-Verlag, London 2004, ISBN 1-85233-745-1.
Reiner Klingholz: Voyagers Grand Tour. Smithsonian Institute Press, 2003, ISBN 1-58834-124-0.
Paul Weissman, Alan Harris: The Great Voyager Adventure: A Guided Tour Through the Solar System. Julian Messner, 1990, ISBN 0-671-72538-6.
William E. Burrows: Mission to Deep Space: Voyager's Journey of Discovery. W. H. Freeman & Co. Ltd., 1993, ISBN 0-7167-6500-4.
Reiner Klingholz: Marathon im All: Die einzigartige Reise des Raumschiffes Voyager 2. Westerman, Braunschweig 1989, ISBN 3-07-509233-9.

Weblinks

Commons: Voyager 2 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Commons: Voyager-Programm – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Ausführliche Beschreibung der Voyager-Missionen
Voyager-Projektseite der NASA (englisch)
Status der Voyager-Sonden (englisch)
Bilder der Voyager-Sonden (englisch)
Angaben zur Entfernung von Voyager 2 von der Sonne und zur Richtung. Die Tabelle gibt als Datum das Jahr und den Tag im Jahr an. NASA-Webseite für den Datenabruf ist hier zu finden.
Video mit vielen Informationen zum Kontakt mit der Voyager 2 Sonde über die 70m DSS43 NASA Canberra Deep Space dish (englisch)

Einzelnachweise

↑ Statusberichte zu den Voyager Raumsonden. Auf: voyager.jpl.nasa.gov.
↑ ^2,0 ^2,1 Abfragetool der NASA (englisch).
↑ NASA: Voyager 2. July 9, 1979
↑ Bernd Leitenberger: Voyagers Mission: Uranus und Neptun; Zugriff am 23. Oktober 2016.
↑ NASA – Jet Propulsion Laboratory: Voyager – The Interstellar Mission
↑ Berechnet aus dem von Where are the Voyagers? erhaltenen Wert für den 6. Januar 2016 und den Positionsdaten des "Abfragetools der NASA" unter der Annahme, dass die Bahn so weit draußen mit guter Genauigkeit gerade ist.
↑ Deep Space Network Now. Abgerufen am 8. Mai 2017 (Ständig aktualisierter Überblick über die momentane Nutzung der Antennen des DNS).
↑ The Mission - Interstellar Science, voyager.jpl.nasa.gov, englisch.
↑ The Mission - Fast Facts, voyager.jpl.nasa.gov, englisch.
↑ NASA – Voyager Interstellar Mission 2005 (PDF; 3,7 MB); Zugriff am 15. März 2009, englisch.

[1] Statusberichte zu den Voyager Raumsonden. Auf: voyager.jpl.nasa.gov.

[Abfragetool_der_NASA-2] 2,0 ^2,1 Abfragetool der NASA (englisch).

[3] NASA: Voyager 2. July 9, 1979

[4] Bernd Leitenberger: Voyagers Mission: Uranus und Neptun; Zugriff am 23. Oktober 2016.

[5] NASA – Jet Propulsion Laboratory: Voyager – The Interstellar Mission

[6] Berechnet aus dem von Where are the Voyagers? erhaltenen Wert für den 6. Januar 2016 und den Positionsdaten des "Abfragetools der NASA" unter der Annahme, dass die Bahn so weit draußen mit guter Genauigkeit gerade ist.

[7] Deep Space Network Now. Abgerufen am 8. Mai 2017 (Ständig aktualisierter Überblick über die momentane Nutzung der Antennen des DNS).

[8] The Mission - Interstellar Science, voyager.jpl.nasa.gov, englisch.

[9] The Mission - Fast Facts, voyager.jpl.nasa.gov, englisch.

[10] NASA – Voyager Interstellar Mission 2005 (PDF; 3,7 MB); Zugriff am 15. März 2009, englisch.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]