Sechs nahe Begegnungen mit Jupiter enthüllen das seit über 350 Jahren bestehende Geheimnis des Großen Roten Flecks

An einem klaren Nachthimmel kann man oft einen sehr hellen Stern sehen, nämlich Jupiter. Dieser helle, mit bloßem Auge sichtbare Stern taucht seit der Antike in Aufzeichnungen verschiedener Kulturen auf. In der alten babylonischen Kultur stellte es ihren Gott Marduk dar, die Römer benannten es nach dem Gott Jupiter und in China wird es Jupiter genannt.

Jupiter ist der größte und am schnellsten rotierende Planet unter den acht Planeten des Sonnensystems. Er ist außerdem der schwerste Planet im Sonnensystem. Seine Masse beträgt ein Tausendstel der Sonnenmasse und das 2,5-fache der Gesamtmasse der anderen sieben Planeten im Sonnensystem. Bisher sind neben der Jupiter Icy Moon Probe insgesamt sechs bemannte Sonden zu diesem riesigen Gasplaneten geflogen. Schauen wir uns an, wer sie sind.

Detektoren der Pioneer-Serie

„Pioneer 10“ und „Pioneer 11“ waren die ersten beiden Sonden, die zum Jupiter flogen. Sie gehörten beide zur unbemannten Planetenerkundungsmission „Pioneer Program“ der USA, deren Hauptaufgabe darin bestand, das Sonnensystem jenseits des Asteroidengürtels zu erkunden.

Am 3. März 1972 wurde die Sonde Pioneer 10 ins All gestartet. Es gab viele Premieren. Es war die erste Raumsonde, die den Asteroidengürtel erfolgreich durchquerte, die erste, die Jupiter aus nächster Nähe beobachtete, und am 3. Dezember 1973 sendete sie die ersten Nahaufnahmen von Jupiter zurück. Die Erkundung des Jupiters durch Pioneer 10 dauerte zwei Monate und sendete etwa 500 Fotos des Jupiters und seiner Satelliten mit der höchsten Auflösung von etwa 320 Kilometern zur Erde. Es zeigte deutlich Merkmale der Jupiteratmosphäre, wie etwa den Großen Roten Fleck, und enthüllte beispiellose Details des Jupiters. Außerdem wurde festgestellt, dass die Strahlungsintensität um Jupiter 10.000-mal so hoch ist wie die um die Erde.

Künstlerische Darstellung der Sonde Pioneer 10

Am 6. April 1973 wurde die Sonde Pioneer 11 ins All gestartet. Aufgrund des großen Erfolgs von Pioneer 10 übertrugen die Wissenschaftler Pioneer 11 eine schwierigere Aufgabe: die Erforschung des Saturn. Er nutzte die starke Schwerkraft des Jupiters, um seine Umlaufbahn zu ändern und flog in Richtung Saturn. Obwohl seine Hauptmission nicht die Erforschung des Jupiters war, wurden klarere Bilder des Jupiters aus geringerer Entfernung aufgenommen, detaillierte Bilder des Großen Roten Flecks des Jupiters erstellt, erstmals Bilder der Pole des Jupiters aufgenommen und die Masse von Kallisto gemessen. Die Erforschung des Jupiters hat das Verständnis der Menschheit für den Jupiter weiter vertieft.

Sonden der Voyager-Serie

Nach den Pioneers flogen zwei weitere Sonden in das äußere Sonnensystem. Es handelt sich um Voyager 1 und Voyager 2. Die Hauptaufgabe beider Sonden besteht weiterhin darin, das äußere Sonnensystem zu erforschen, sie fliegen jedoch viel weiter. Beide Sonden nutzen Plutoniumbatterien, um für ihre langen Reisen durchs All langfristig Energie bereitzustellen.

Voyager 1 überfliegt Jupiters Großen Roten Fleck

Voyager 2 wurde erstmals am 20. August 1977 gestartet. Es ist die einzige Sonde, die die vier Gasriesen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun besucht hat. Anschließend wurde am 5. September 1977 Voyager 1 gestartet. Diese beiden Detektoren öffneten den Wissenschaftlern erneut die Tür zu einer neuen Welt. Sie fanden heraus, dass Jupiters berühmter Großer Roter Fleck ein komplexes Sturmsystem ist, das sich gegen den Uhrzeigersinn dreht, und entdeckten auch einige kleine Stürme und Wirbel. Wie Saturn hat auch Jupiter Ringe, aber seine Ringe sind viel schwächer als die des Saturn. Die Außenseite des Rings ist 129.000 Kilometer vom Zentrum des Jupiters entfernt, die Innenseite 30.000 Kilometer.

Darüber hinaus machten die beiden Sonden auch zahlreiche Entdeckungen auf den vier Jupitermonden. Sie entdeckten aktive Vulkane auf Io. Dies ist das erste Mal, dass Menschen aktive vulkanische Aktivität auf anderen Planeten im Sonnensystem entdeckt haben. Auf Io wurden insgesamt neun Vulkanausbrüche beobachtet, die bis zu 300 Kilometer hoch sein konnten. Aus den von Voyager 2 aufgenommenen Fotos von Europa schlossen die Wissenschaftler vorläufig, dass sich auf der Oberfläche Europas eine Eisschicht befindet und darunter ein etwa 50 Kilometer tiefer Ozean verborgen ist. Außerdem wurden auf Ganymed zwei unterschiedliche Geländetypen entdeckt: Gruben und tiefe Rillen. Wissenschaftler vermuten, dass die Eishülle von Ganymed heftigen Krustenbewegungen unterliegt. Auf Callisto wurden zahlreiche Spuren alter Krater gefunden, die jedoch im Laufe der Zeit und durch Erdkrustenbewegungen sehr flach geworden sind.

Diese beiden Flugmissionen entdeckten auch die drei kleinen Jupitermonde Io, Io und Io und erfassten das Polarlicht auf der Rückseite des Jupiters.

Galileo Jupiter Orbiter

Am 18. Oktober 1989 wurde die Jupitersonde Galileo vom Space Shuttle Atlantis gestartet. Dies ist das erste Raumschiff der Menschheit, das speziell für die Erforschung des Jupiters konzipiert wurde, und eine der erfolgreichsten Sonden, die von der NASA gestartet wurden.

Galileo Jupiter-Sonde

Der Bau der Galileo-Sonde kostete fast eine Milliarde Dollar und ist das modernste interstellare Raumfahrzeug, das die Vereinigten Staaten je gebaut haben. Der gesamte Startplan kostete etwa 1,5 Milliarden Dollar. Der Detektor wiegt 2.550 Kilogramm, nutzt ein Kernkraftwerk und enthält 22,7 Kilogramm radioaktives Uran-238. Die Sonde ist mit 17 wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, darunter Kameras, Nahinfrarot-Spektrometer, Magnetometer, Wolkenmessgeräte und Atmosphärenstrukturmessgeräte, die zur Untersuchung und Erforschung der Zusammensetzung der Jupiteratmosphäre, der Wolkenstruktur, der Temperatur und des Magnetfelds verwendet werden.

Im Juli 1995 setzte der Orbiter eine Atmosphärensonde auf dem Jupiter ab und flog dann weiter entlang der Umlaufbahn des Jupiters. Die Mission der Galileo-Jupiter-Sonde war ursprünglich auf etwa zwei Jahre angelegt, tatsächlich flog sie jedoch fast 14 Jahre lang im Weltraum. In den mehr als sieben Jahren seit seiner Ankunft in der Umlaufbahn des Jupiters hat er die Beobachtungsdaten des Jupiters erheblich aktualisiert, 30.000 Megabit Daten, darunter 14.000 Fotos, zur Erde gesendet, Hinweise auf unterirdisches flüssiges Salzwasser auf den drei Jupitermonden entdeckt, die erste vollständige Durchmusterung des Jupitersystems aus der Umlaufbahn durchgeführt und die erste direkte Messung der Jupiteratmosphäre vorgenommen. Sein größter Beitrag bestand darin, Fotos vom Wasser auf Europa zu machen, die die Wissenschaftler in ihrer früheren Vermutung bestärkten, dass es auf Europa einen Ozean gebe.

Am 21. September 2003 flog Galileo zur Rückseite des Jupiters und „sprang“ mit einer Geschwindigkeit von etwa 170.000 Kilometern pro Stunde in die Atmosphäre des Jupiters, womit seine 14-jährige Weltraumreise auf beinahe selbstmörderische Weise endete. Es gibt einen Grund für diesen heroischen Sprung. Ursprünglich hatte die NASA geplant, Galileo weiterhin in der Umlaufbahn des Jupiters fliegen zu lassen, doch die Entdeckung der möglichen Existenz eines Ozeans auf Europa brachte die Experten zum Umdenken. Da Galileo nicht für die Sterilisation konzipiert war, hätte es bei Treibstoffmangel zu einer Kollision mit Europa kommen können. Sobald er Europa erreicht, könnte er Mikroorganismen von der Erde dorthin bringen, was die anschließende Suche nach einheimischem Leben auf Europa beeinflussen wird. Daher ist ein „Sprung“ in die Atmosphäre des Jupiters die beste Option.

Galileo leistete auch große Beiträge zur Erforschung der Jupitermonde. Bevor Galileo den Jupiter erreichte, waren insgesamt 16 Jupitermonde entdeckt worden. Nach seiner Ankunft entdeckte Galileo mehrere weitere Satelliten. Mittlerweile ist diese Zahl auf 92 gestiegen.

Erwähnenswert ist, dass Galileo auf seinem Weg zum Jupiter einen Film über die Bewegung der Erde im Weltraum drehte, hochauflösende Fotos von zwei Asteroiden machte und 1993 die spektakuläre Szene festhielt, als ein Komet auf dem Jupiter einschlug.

Juno-Jupitersonde

Die Jupitersonde Juno ist das zweite Erkundungsprojekt des „New Frontiers“-Programms der NASA. Am 5. August 2011 startete die Sonde Juno ihre Expedition zum Jupiter. Am 4. Juli 2016 trat Juno in die Umlaufbahn des Jupiters ein. Es wird die erste Raumsonde sein, die die dichten Wolken des Jupiters durchdringt, und soll das Vorhandensein eines Eiskerns auf dem Jupiter untersuchen. Bestimmen Sie die Wassermenge auf dem Jupiter. die Ammoniakmenge in der Atmosphäre; die Konvektion in der Atmosphäre des Jupiters untersuchen; und erforschen Sie das Magnetfeld, das Gravitationsfeld und die polare Magnetosphäre des Jupiters.

Juno-Sonde fliegt an Jupiter vorbei

Um 14 Uhr Am 13. Januar 2016 brach Juno den Rekord für die weiteste Reise einer bemannten Sonde, die auf Solarenergie basierte. Er war damals etwa 793 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt, während die Entfernung der Erde zur Sonne nur etwa 150 Millionen Kilometer beträgt.

Am 11. Juli 2017 passierte die Jupitersonde Juno das Perigäum und überflog offiziell den Großen Roten Fleck des Jupiters. Ein NASA-Sprecher sagte: „Dies ist das erste Mal, dass Menschen diesen gewaltigen Sturm aus der Nähe beobachten. Der Sturm ist der Menschheit seit 1830 bekannt, er könnte also schon seit mehr als 350 Jahren existieren.“

Juno trägt drei riesige Solarmodule, jedes 2,7 Meter breit und 10 Meter lang, etwa so groß wie ein Sattelschlepper. Diese drei Solarmodule können 14 Kilowatt Strom liefern, nach dem Eintritt in die Umlaufbahn des Jupiters beträgt die bereitgestellte Leistung jedoch nur noch 400 Watt, was lediglich zum Leuchten einiger Glühbirnen reicht. Daher sind die wissenschaftlichen Instrumente und Computer auf Juno äußerst energieeffizient. Gleichzeitig hat das Forschungsteam auch Junos Umlaufbahn um Jupiter sorgfältig geplant, damit die Sonde möglichst viel Sonnenlicht erhält.

Dem ursprünglichen Plan zufolge wird die gesamte Reisestrecke der Jupitersonde Juno 716 Millionen Kilometer überschreiten und sie wird den Jupiter in einem Erdenjahr 33 Mal umkreisen. Im Jahr 2018 wird Juno seine Mission beenden und in die Atmosphäre des Jupiters stürzen. Doch die Verlängerung der Lebensdauer scheint für amerikanische Raumsonden zur Routine geworden zu sein. Derzeit hat Juno seine Weltraumreise noch nicht beendet und sendet weiterhin wertvolle Beobachtungsdaten zurück.

Der Name dieses Detektors ist übrigens recht interessant. In der römischen Mythologie ist Juno die Frau des Gottes Jupiter. Jupiter nutzte seine magische Kraft, um sich mit Wolken zu bedecken, doch Juno konnte durch die Wolken hindurchsehen und Jupiters wahres Gesicht erkennen. Daher wurde die Sonde nach ihrer Bedeutung benannt, in der Hoffnung, dass sie die Geheimnisse lüften kann, die in diesem nebligen Gasriesen verborgen sind.