Voyager 1 verließ das Sonnensystem. Werden wir jemals darüber hinwegkommen?

Aus dem Sonnensystem herauszukommen ist nicht einfach.

Die hier gezeigte Raumsonde Voyager ist zwei von fünf Raumsonden, die sich derzeit auf Schienen befinden, die sie aus dem Sonnensystem herausbringen werden. Beide Raumfahrzeuge verließen 2010 die Heliosphäre und betraten den interstellaren Raum, und wenn Voyager 2 Pioneer 10 im Jahr 2023 überholt, werden sie auf absehbare Zeit die beiden am weitesten von der Erde entfernten Raumfahrzeuge sein.

(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)

Sie müssen der kombinierten Anziehungskraft der Erde und der Sonne entkommen.

Obwohl die Erde eine große Gravitationskraft ausübt, die erfordert, dass sich ein Objekt auf ihrer Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von etwa 11 km/s bewegt, um der Gravitationskraft unseres Planeten zu entkommen, dominiert der Gravitationseinfluss der Sonne das Sonnensystem. Aus der Umlaufbahn der Erde müsste ein Objekt eine Geschwindigkeit von 42 km/s erreichen, um dem gesamten Sonnensystem zu entkommen. In der gesamten Menschheitsgeschichte haben fünf Raumfahrzeuge (sechs, wenn Sie großzügig sind) diese Kriterien erfüllt.

(Quelle: T. Pyle/Caltech/MIT/LIGO Lab)

Von allen jemals gestarteten Raumfahrzeugen befinden sich nur fünf auf dem Weg, das Sonnensystem zu verlassen.

Reisender

Derzeit befinden sich fünf Raumfahrzeuge auf dem Weg aus dem Sonnensystem oder haben es bereits verlassen. Von 1973 bis 1998 war Pioneer 10 das am weitesten von der Sonne entfernte Raumschiff, aber 1998 wurde es von Voyager 1 eingefangen und überholt. In Zukunft wird Voyager 2 es auch bestehen, und schließlich werden New Horizons Pioneer 11 und später auch Pioneer 10 bestehen.

(Quelle: NASA/Johns Hopkins APL/Southwest Research Institute)

Der erste, Pioneer 10, wurde vor einem halben Jahrhundert auf den Markt gebracht.

Die Mission Pioneer 10 wurde mit einer Reihe von Instrumenten gestartet, und eines ihrer wissenschaftlichen Ziele war es, als erstes Raumschiff Jupiter zu besuchen und Daten von ihm zu sammeln. Einige der ersten Bilder von Jupiter von der Stelle erscheinen rechts und zeigen den Schatten einer totalen Sonnenfinsternis auf der rechten Seite des Jupiters.

(Credits: Rick Giudice (links); NASA/Pioneer (links))

Als erstes Raumschiff der Menschheit, das Jupiter begegnete, half diese Schwerkraft dabei, es über seine Fluchtgeschwindigkeit hinaus zu beschleunigen.

Das Erstaunlichste an der Bahn der Pioneer 10 ist, dass sie durch eine Schwerkraftbegegnung mit Jupiter fast die maximal mögliche Geschwindigkeit erreichte. Nachdem es Ende 1973 als erstes Raumschiff Jupiter erreichte, war es das erste Raumschiff, das im Sonnensystem Fluchtgeschwindigkeit erreichte. Es blieb unser am weitesten entferntes Raumschiff bis 1998, als es von Voyager 1 überholt wurde, und es wird 2023 auf den dritten Platz zurückfallen, wenn es auch von Voyager 2 überholt wird.

(Bildnachweis: Phoenix7777 / Wikimedia Commons)

Es blieb unsere am weitesten entfernte Sonde bis 1998, als es von Voyager 1 überholt wurde.

Diese Abbildung zeigt ein Pioneer-Raumschiff auf seinem Weg aus dem Sonnensystem und blickt zurück auf unsere Sonne. Die galaktische Ebene ist ebenfalls sichtbar. Obwohl das Pioneer-Raumschiff jetzt außer Betrieb ist, wird es seinen Kurs fortsetzen, der von hier bis draußen nur von der Schwerkraft beeinflusst wird.

(Bildnachweis: NASA/Don Davis)

Auch Pioneer 11 wurde 1973 gestartet und verlässt unser Sonnensystem.

Pioneer 11 trat in die Fußstapfen von Pioneer 10 und flog tatsächlich durch Jupiters Mondsystem und nutzte dann Jupiters Schwerkraft als Hilfsmanöver, um ihn zum Saturn zu teleportieren. Bei der Erforschung des Saturnsystems, zunächst eine Planetenwissenschaft, entdeckte er den Saturnmond Epimetheus und kollidierte dann fast mit ihm, wobei er ihn um etwa 4.000 Kilometer verlor.

(Bildnachweis: Phoenix7777 / Wikimedia Commons)

Obwohl die Begegnungen von Jupiter (1974) und Saturnian (1979) die langsamsten unserer abgehenden Raumfahrzeuge sind.

Diese Grafik zeigt die relativen Positionen der am weitesten entfernten NASA-Raumsonde im Jahr 2011, wobei Voyager 1 die am weitesten entfernte (und immer noch) war, aber bevor sie die Heliosphäre verließ. Damals verließ auch Voyager 2 die Heliosphäre und überholte Pioneer 10 an Entfernung fast. New Horizons, das damals nur von der Umlaufbahn des Uranus entfernt war (~20 AE), ist jetzt mehr als 150 % (mehr als 50 AE) von der Sonne entfernt. Eines Tages wird es beide Astronauten passieren, aber keine Voyager.

(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)

Die Raumsonde Voyager 1 von 1977 ist derzeit am weitesten von der Erde entfernt: mehr als 23 Milliarden km entfernt.

Reisender 1

Diese Abbildung zeigt die Position der NASA-Sonden Voyager 1 und Voyager 2 außerhalb der Sonnenatmosphäre, einer von der Sonne geschaffenen Schutzblase, die sich über die Umlaufbahn von Pluto hinaus erstreckt. Voyager 1 überquerte 2012 die Grenze der Atmosphäre; Voyager 2 tat dasselbe im Jahr 2018. Die asymmetrische Natur und das Ausmaß der Blase, insbesondere in den Richtungen gegenüber der Voyager-Sonde, wurden nicht ausreichend gemessen.

(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)

Nach dem Eintritt in den interstellaren Raum im Jahr 2012 zieht er sich mit jeder weiteren Sekunde um ~17 km zurück.

Dieses Kunstwerk von 1997 zeigt die Planeten des Sonnensystems und die relativen Bahnen der ersten vier Raumfahrzeuge auf der Existenzbahn des Sonnensystems. 1998 überholte Voyager 1 Pioneer 10, und 2012 umging sie die Heliosphäre und trat in den interstellaren Raum ein. Voyager 2 ist 2018 in den interstellaren Raum eingedrungen und wird Pioneer 10 erst 2023 passieren; Wir vermuten also stark, dass sich Pioneer 10 ebenfalls im interstellaren Raum befindet, aber es funktioniert nicht mehr.

(Bildnachweis: NASA)

Voyager 2 wurde ebenfalls 1977 gestartet und verfolgt leicht Voyager 1.

Voyager 2 ist vor allem für seine „Grand Tour“ durch das Sonnensystem bekannt, bei der es dicht an jeden der vier Gasriesen heranfliegt und deren Planeten-, Mond- und Ringsysteme fotografiert. Um dies zu erreichen, startete Voyager 2 zunächst mit einer langsameren Flugbahn als Voyager 1. Obwohl sie zuerst gestartet wurde, ist sie deutlich langsamer und schneller als ihr Zwillings-Pendant.

(Quelle: Phoenix7777 / Wikimedia Commons)

Nach der Begegnung mit den vier Gasriesen betrat es 2018 den interstellaren Raum.

Ende 2018 lieferte das Subsystem für kosmische Strahlung an Bord der NASA-Raumsonde Voyager 2 den Beweis, dass Voyager 2 die Sonnenatmosphäre verlassen hatte. Es gab einen starken Rückgang der Heliosphärenpartikel, die mit dem Strahlungsdetektor des Instruments kollidierten, und einen signifikanten Anstieg der kosmischen Strahlung.

(Quelle: NASA/JPL-Caltech/GSFC)

2006 wurde New Horizons zum schnellsten jemals gestarteten Raumschiff.

Pluto

Nur 15 Minuten, nachdem es am 14. Juli 2015 an Pluto vorbeigeflogen war, nahm die Raumsonde New Horizons dieses Bild mit Blick auf die schwache, sonnenbeschienene Sichel von Pluto auf. Die eisigen Merkmale, einschließlich der mehreren Schichten atmosphärischen Dunsts, sind atemberaubend. New Horizons verlässt weiterhin das Sonnensystem und wird eines Tages beide Pioneer-Raumschiffe überflügeln (aber Voyager war es auch nicht).

(Quelle: NASA/JHUAPL/SwRI)

Trotz Verstärkung/Umleitung durch Jupiter während seines Fluges nach Pluto wird er keinen der Voyager einfangen.

Das Raumschiff New Horizons, das 2006 mit der schnellsten Startgeschwindigkeit aller Raumschiffe startete, wurde leicht beschleunigt, aber größtenteils auf einen Weg umgeleitet, der zu einer engen Begegnung mit Pluto führen würde. Das Fehlen einer großen Schwerkraftunterstützung bedeutet, dass seine Geschwindigkeit es ihm niemals erlauben würde, Voyager 1 oder 2 einzuholen.

(Quelle: Phoenix7777 / Wikimedia Commons)

Voyager 2 wird Pioneer 10 im Jahr 2023 überholen; New Horizons wird im nächsten Jahrhundert beide Pioniere übertreffen.

Obwohl Pioneer 10 das erste Raumschiff war, das 1972 mit einer Flugbahn aus dem Sonnensystem gestartet wurde, wurde es 1998 von Voyager 1 überholt und wird 2023 von Voyager 2 und Ende des 21. Jahrhunderts von New Horizons überholt. Keine andere Mission wird Voyager 1 übertreffen.

(Credits: Phoenix7777/Wikimedia Commons; Daten aus dem HORIZONS System, JPL, NASA)

Die Begegnung von 2098 mit Jupiter wird zur Flucht von Ulysses führen, der nicht mehr existiert.

Die 1990 gestartete Raumsonde Ulysses soll die Sonne in allen Breitengraden aus verschiedenen Entfernungen, nah und fern, umkreisen und untersuchen. Die Gravitationsbegegnung von 2098 mit Jupiter steht bevor, was genügend Gravitationsstoß verleihen wird, um Ulysses aus dem Sonnensystem zu schicken.

(Bildnachweis: NASA/ESA; Bearbeitungen von PlanetUser/Wikimedia commons)

Ohne eine überlegene Mission würde Voyager 1 das am weitesten entfernte Raumschiff der Menschheit bleiben.

Das Sonnensystem, betrachtet auf einer logarithmischen Skala, zeigt, wie weit einige Objekte entfernt sind. Die Planeten, der Kuipergürtel, die Oortsche Wolke und der nächste Stern erscheinen hier, wobei Voyager 1, derzeit 155,5 AE von der Sonne entfernt, das am weitesten entfernte künstliche Raumschiff ist.

(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)

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