Flug zum Nordpol des Jupiters und zum Saturn: Pioneer 11-Planet Tour

Pioneer 11 war die erste Sonde, die Saturn aus nächster Nähe erkundete, und die erste, der es gelang, den Nord- und Südpol des Jupiters zu beobachten. Sie ist der Nachfolger von Pioneer 10 und der Nachfolger von Voyager 2. Ihr Erfolg hat die Erforschung der „äußeren Planeten“ (Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun) durch die Menschheit einen großen Schritt vorangebracht und zudem wertvolle Erfahrungen für einige nachfolgende Sonden zu äußeren Planeten gesammelt, die Missionen durchführen werden. Insbesondere wurde die Sicherheit der geplanten Route für Voyager 2 überprüft und so der Weg für deren erfolgreiche Erkundung von Uranus und Neptun geebnet. Damit spielte Voyager 2 eine unersetzliche und wichtige Rolle bei der Verwirklichung des Kunststücks einer „Planetenreise“ durch die Menschheit.

Geschrieben von | Wang Shanqin

Der Erfolg von Pioneer 10 erfüllte nicht nur den Menschheitstraum, den Jupiter aus nächster Nähe zu erkunden, und stärkte damit das Vertrauen der Menschheit in die Erforschung äußerer Planeten erheblich, sondern ermöglichte auch der Schwestersonde Pioneer 11, vom Ersatzsondenmodus in den unabhängigen Sondenmodus umzuschalten.

Das Pioneer-Team am Ames Research Center (ARC) der NASA startet offiziell die Mission Pioneer 11 zum Saturn. Die konkreten Schritte dieses Plans sind: Pioneer 11 wird zunächst Jupiter besuchen, dann den Gravitationsschleudereffekt des Jupiters nutzen, um zu beschleunigen und die Umlaufbahn zu ändern, und dann direkt zum Saturn fliegen, um die eisbrechende Reise der Saturn-Erkundung durchzuführen.

Mehr oder weniger gleich: Die Struktur des Pioneer 11

Die Struktur von Pioneer 11 ist genau die gleiche wie die von Pioneer 10. Beide verfügen über Kernbatterien zur Stromversorgung, Antennensysteme zur Aufrechterhaltung der Kommunikation und Datenübertragung, wichtige Instrumente zur Ortung sowie Systeme zur Positionierung und Navigation.

Die von Pioneer 11 mitgeführten Instrumente waren im Wesentlichen dieselben wie die von Pioneer 10 (siehe Abbildung unten) [1] Pioneer 11 hatte jedoch ein Instrument mehr als Pioneer 10 : ein Fluxgate-Magnetometer. Durch dieses zusätzliche Instrument ist es 0,5 kg schwerer als Pioneer 10, sodass seine Gesamtmasse 258,5 kg beträgt.

Diagramm der Struktur von Pioneer 11 (und auch Pioneer 10). Die nicht gekennzeichnete Antenne in der Mitte der Hauptantenne (Hochleistungsantenne) ist die Mittelleistungsantenne. Bildquelle: NASA, Vektoren von Mysid; Bildtextübersetzung: Wang Shanqin

Darüber hinaus wurden aufgrund der über einjährigen Startverzögerung die Instrumente von Pioneer 11 – insbesondere diejenigen zur Erkennung von Magnetfeldern und Strahlung – in gewissem Maße verbessert. Das Antriebssystem, das Kommunikationssystem und das Kernbatteriesystem von Pioneer 11 sind genau dieselben wie bei Pioneer 10.

Am 6. April 1973 um 02:11:00 Uhr (UTC) wurde Pioneer 11 mit der Atlas-Centaur-Rakete gestartet. Die Rakete, die sie ins All schickte, war mit einem Feststofftriebwerk ausgestattet, um der Sonde höhere Geschwindigkeiten zu ermöglichen. Zu diesem Zeitpunkt hatte Pioneer 10, das vor etwa 13 Monaten gestartet war, den Asteroidengürtel verlassen und war auf dem Weg zum Jupiter, hatte aber noch nicht mit der Erkundung des Jupiters begonnen.

Die Rakete Pioneer 11 startet ins All. Bildnachweis: NASA Marshall Space Flight Center (NASA-MSFC)

Mitte März 1974 durchquerte Pioneer 11 sicher den Asteroidengürtel. Am 11. April 1973 führte Pioneer 11 eine Flugbahnkorrektur durch.

Ein kritischer Kurswechsel

Am 1. Januar 1974 schloss Pioneer 10 seine Jupiter-Erkundungsmission erfolgreich ab. Pioneer 11 diente nicht mehr als Ersatz für Pioneer 10, sondern wurde stattdessen zur Erforschung des Saturn eingesetzt. Allerdings muss er zunächst noch an Jupiter vorbeifliegen, um seine Flugbahn zu ändern und mit Hilfe des Gravitationsschleudereffekts des Jupiters zu beschleunigen.

Nach der Bestätigung des großen Erfolgs von Pioneer 10 hoffte das Voyager-Team, dass Pioneer 11 sich Jupiter aus größerer Entfernung nähern könnte, um den Weg für zukünftige Voyager-Vorbeiflüge am Jupiter zu ebnen.

Eine kürzere Route hätte ein größeres Risiko bedeutet, daher lehnten einige Mitglieder des Pioneer-Teams die Idee ab. Doch nach Abwägung der Vor- und Nachteile stimmte das Pioneer-Team diesem Vorschlag schließlich zu. Denn eine geringere Entfernung bringt nicht nur Risiken, sondern auch enorme Vorteile mit sich: Man kann hochauflösende Bilder des Jupiters erhalten .

Am 26. April 1974 gab das Pioneer-Team den Befehl, die Flugbahn von Pioneer 11 zu korrigieren, um drei Ziele zu erreichen.

Erstens wird Pioneer 11 näher an Jupiter sein als Pioneer 10, was Beobachtungen mit höherer Auflösung ermöglicht.

Zweitens wird die Umlaufbahn von Pioneer 11 einen Winkel von 52 Grad zur Äquatorebene des Jupiters aufweisen. Dies bringt zwei Vorteile mit sich: (1) Es kann die Nord- und Südpolregionen des Jupiters beim Eintritt in das Jupitersystem beobachten. (2) Es kann die Strahlendosis minimieren, die Pioneer 11 von Jupiter erhält. Frühere Entdeckungen von Pioneer 10 zeigten, dass das Magnetfeld des Jupiters ein toroidales Magnetfeld ist, das die Äquatorebene des Jupiters umgibt. Durch das Fliegen entlang einer solchen Umlaufbahn kann die Dauer der Auswirkungen des Magnetfelds und der Strahlung des Jupiters auf die Instrumente minimiert werden.

Drittens wird die überarbeitete Umlaufbahn den Jupiter retrograd passieren, was bedeutet, dass seine Bahn in die entgegengesetzte Richtung der Rotation des Jupiters verläuft. Dadurch kann die Sonde in kurzer Zeit einen größeren Teil der Jupiteroberfläche erkennen und das Magnetfeld des Jupiters besser messen.

Erkundung des Jupitersystems

Am 7. November 1974 führte Pioneer 11 ein Manöver durch und begann, in das Jupitersystem einzudringen. Am 25. November um 03:39 Uhr passierte Pioneer 11 die Bugwelle des Jupiters. Anschließend begann Pioneer 11 mit Vorbeiflügen an Jupiter und seinen Monden.

Karte der Bahnen der Vorbeiflüge von Pioneer 11 und Pioneer 10 am Jupitersystem (Jupiter und seine Monde) (eine Vogelperspektive der Orbitalebene des Jupitersystems). Es ist zu erkennen, dass Pioneer 11 und Pioneer 10 den Jupiter in entgegengesetzter Richtung umkreisen. Bildquelle:
https://www.nasa.gov/feature/45-years-ago-pioneer-11-explores-jupiter, Bild- und Textübersetzung: Wang Shanqin

Am 2. Dezember 1974 flog Pioneer 11 an Kallisto (786.500 Kilometer entfernt) und Ganymed (692.300 Kilometer entfernt) vorbei; Am 3. Dezember flog Pioneer 11 an Io (314.000 Kilometer entfernt) und Europa (586.700 Kilometer entfernt) vorbei. [2] Im Vergleich zu Pioneer 10 flog Pioneer 11 in unterschiedlichen Abständen an den vier Monden des Jupiters vorbei. ,

Am 2. Dezember 1974 fotografierte Pioneer 11 den sichelförmigen Io aus einer Entfernung von 756.000 Kilometern. Bildnachweis: NASA/Ames

Bilder der vier „Galileischen Monde“ des Jupiters, aufgenommen von Pioneer 10 und Pioneer 11 in den Jahren 1973 und 1974. Von links nach rechts sind dies Io, Europa, Ganymed und Kallisto. Das Bild von Io wurde von Pioneer 11 aufgenommen. Bildquelle:

https://history.nasa.gov/SP-349/p180.htm

Am 3. Dezember 1974 um 5:02 Uhr passierte Pioneer 11 hinter Jupiter (relativ zur Sichtlinie der Erde). 19 Minuten später erreichte Pioneer 11 das Perigäum des Jupiters und war zu diesem Zeitpunkt 42.828 Kilometer von der Wolkendecke des Jupiters entfernt. Zum Vergleich: Die Entfernung zwischen dem Perihel von Pioneer 10 und der Wolkendecke des Jupiters betrug 132.000 Kilometer. Daher befand sich Pioneer 11 viel näher an Jupiter als Pioneer 10 (nur ein Drittel der Entfernung von letzterem), was es ihm ermöglichte, viel klarere Bilder von Jupiter zu erhalten als letzterer.

Pioneer 11 hat ein klares Bild von Jupiters Großem Roten Fleck aufgenommen, als dieser sich über dem 31. südlichen Breitengrad und in einer Entfernung von 545.000 Kilometern befand. Bildnachweis: NASA

Bevor Pioneer 11 das Perihel des Jupiters erreichte, erreichte es eine Geschwindigkeit von 47,5 Kilometern pro Sekunde und war damit das bis dahin schnellste von Menschenhand geschaffene Objekt.

Wie Pioneer 10 hatte auch Pioneer 11 keine Datenspeicherausrüstung an Bord und konnte Daten nur unmittelbar nach ihrer Erfassung senden. Daher konnten die erfassten Daten nicht zur Erde übermittelt werden, als die Sonde hinter Jupiter vorbeiflog.

Am 3. Dezember 1974 um 5:44 Uhr tauchte Pioneer 11 hinter Jupiter auf und begann mit der erneuten Übertragung der erfassten Daten. Anschließend flog es mit hoher Geschwindigkeit über die Nordpolarregion des Jupiters. Am 3. Dezember um 09:27 Uhr fotografierte Pioneer 11 die Nordpolarregion des Jupiters, als sie 435.000 Kilometer von Jupiter entfernt war. Dies war das erste Mal, dass Menschen die Polarregionen des Jupiters sahen.

In diesem von Pioneer 11 aufgenommenen Bild der Nordpolarregion des Jupiters erreicht die Auflösung 152 Kilometer pro Pixel. [3] Zuvor hatten Astronomen spekuliert, dass die Atmosphäre in den Polarregionen des Jupiters transparenter sei als die in seiner Äquatorregion und dass die Beobachtung seines Nord- und Südpols einen tieferen Einblick in das Innere der Atmosphäre ermöglichen würde.

Ein Bild der Nordpolarregion des Jupiters, aufgenommen von Pioneer 11. Bildnachweis: NASA

Da seine Geschwindigkeit höher ist als die von Pioneer 10 und seine Umlaufbahn in einem größeren Winkel zur Äquatorebene des Jupiters verläuft, wurde er bei seinem Vorbeiflug am Jupiter weniger durch den ringförmigen Strahlungsgürtel des Jupiters beschädigt als Pioneer 10.

Am 3. Dezember 1974 flog Pioneer 11 an Europa vorbei (in einer Entfernung von 127.500 km) und seine Masse wurde bestimmt. Pioneer 10 hatte ihn zuvor noch nicht besucht.

Am 1. Januar 1975 stellte Pioneer 11 seine Erkundung des Jupiters ein. Während seiner Erkundung des Jupitersystems sendete Pioneer 11 Hunderte von Fotos von Jupiter und seinen Satelliten zur Erde, nahm Infrarotmessungen des Jupiters vor und erhielt Daten zu seinem Magnetfeld und seinen geladenen Teilchen.

Flug zum Saturn: Debatte, Kompromiss und Opfer

Aufgrund der enormen Anziehungskraft des Jupiters wurde die Umlaufbahn von Pioneer 11 um einen großen Winkel abgelenkt. Anschließend erteilte das Pioneer-Team Anweisungen, die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs am 26. Mai 1976 und am 13. Juli 1978 zweimal zu ändern, seine Umlaufbahn weiter zu korrigieren und es zum Saturn auf der anderen Seite der Umlaufbahn fliegen zu lassen.

Die Umlaufbahn von Pioneer 11. Die Sonde startete im April 1973 von der Erde und flog im Dezember 1974 am Jupitersystem vorbei. Unter dem Einfluss der Schwerkraft des Jupiters veränderte sich ihre Umlaufbahn erheblich. Anschließend stieß die Sonde selbst Treibstoff aus, um ihre Umlaufbahn zu ändern, und flog in Richtung Saturn. Er flog im September 1979 am Saturnsystem vorbei und verließ anschließend das Sonnensystem. Bildquelle: NASA; Bildtextübersetzung: Wang Shanqin

Zu diesem Zeitpunkt war das Voyager-Projekt genehmigt und das zuständige Team zusammengestellt worden, das die weiteren Pläne festlegte: Voyager 1 sollte das Jupiter- und das Saturnsystem weiter erforschen, um klarere Bilder zu erhalten; Voyager 2 würde die Mission von Voyager 1 ausführen (falls Voyager 1 scheiterte) oder Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun erforschen (falls Voyager 1 erfolgreich war).

Ein entscheidender Schritt für Voyager 2 auf dem Weg zum Uranus besteht darin, den A-Ring des Saturn zu durchqueren und den Gravitationsschleudereffekt des Saturn zu nutzen, um die Flugbahnänderung und Beschleunigung abzuschließen. Aus Sicherheitsgründen empfahl das Voyager-Team, dass Pioneer 11 zunächst den A-Ring des Saturn durchquert, um festzustellen, ob die Partikel im A-Ring die Sonde beschädigen würden. Nach einer Diskussion stimmte das Pioneer-Team diesem Plan zu.

Über die Route, die die Sonde nach dem Passieren des A-Rings des Saturn nehmen sollte, waren sich die beiden Teams jedoch nicht einig: Das Pioneer-Team wollte, dass sich Pioneer 11 in Richtung der inneren Ringe des Saturns bewegt, diese direkt erkundet und feststellt, ob der zuvor umstrittene D-Ring existiert. Das Voyager-Team forderte Pioneer 11 auf, sich in Richtung der äußeren Ringe des Saturns zu bewegen, den E-Ring des Saturns zu durchqueren und dann das Saturnsystem zu verlassen, um festzustellen, ob die Sonde Voyager 2 bei zukünftigen Durchquerungen dieser Route durch Partikel des äußeren Rings des Saturns Schaden nehmen würde.

Das Pioneer-Team war der Ansicht, dass Pioneer 11, wenn es der vom Voyager-Team vorgegebenen Route folgen würde, sich immer weiter von Saturn entfernen würde und nicht in der Lage wäre, die für die Astronomen interessanten Beobachtungen mit höherer Auflösung zu erzielen, geschweige denn die inneren Ringe des Saturn direkt zu erkennen. Auch das Voyager-Team beharrte auf seiner eigenen Annahme: Wenn Pioneer 11 diese Route nicht nehmen würde und Voyager 2 diese Route nicht wagen würde, wären die Beobachtungen von Uranus und Neptun unmöglich.

Die beiden Seiten stritten wiederholt, doch keine konnte die andere überzeugen. Die Angelegenheit wurde der gemeinsamen übergeordneten Abteilung der beiden Teams – dem NASA-Hauptquartier – zur Kenntnis gebracht. Das NASA-Hauptquartier stimmte dem Vorschlag des Voyager-Teams zu, denn obwohl diese Route Beobachtungen der inneren Ringe des Saturns und genauere Beobachtungen des Saturns selbst opferte, war dieses Opfer es wert, um Voyager 2 die Erforschung von Uranus und Neptun zu ermöglichen.

Als der Leiter der Abteilung für Planetenforschung der NASA die Entscheidung bekannt gab, buhten die anwesenden Mitglieder des Pioneer-Teams aus Protest. Dennoch musste das Pioneer-Team die Entscheidung der NASA-Zentrale umsetzen.

Vorbeiflug am Saturnsystem

Am 31. Juli 1979 begann Pioneer 11 mit der Beobachtung des Saturn. Zu diesem Zeitpunkt hatten auch Voyager 1 und Voyager 2 ihre Erkundung des Jupiters abgeschlossen und flogen in Richtung Saturn.

Saturn, seine Ringe und Rhea (der weiße Punkt unten rechts am Saturn) wurden am 26. August 1979 von Pioneer 11 fotografiert. Bildnachweis: NASA

Am 29. August 1979 trat Pioneer 11 in das Saturnsystem ein und flog an Iapetus (1.032.535 Kilometer entfernt) und Phoebe (13.713.574 Kilometer entfernt) vorbei. [2]

Am 31. August 1979 flog Pioneer 11 an Titan vorbei (666.153 km entfernt). [2] Am selben Tag registrierte es die Bugstoßwelle des Saturn in einer Entfernung von 1,5 Millionen Kilometern und lieferte damit den ersten Beobachtungsbeweis für die Existenz des Saturnmagnetfelds. [1]

Am 1. September 1979 flog Pioneer 11 an den Saturnmonden Pantheon (6.676 km entfernt), Pantheon (45.960 km entfernt), Dione (291.556 km entfernt) und Mimas (104.263 km entfernt) vorbei[2], durchquerte die Ebene jenseits der äußeren Ringe des Saturn und näherte sich dem A-Ring. Um 16:29:34 Uhr an diesem Tag erreichte Pioneer 11 seinen Saturn am nächsten gelegenen Punkt. Zu diesem Zeitpunkt war es 20.591 Kilometer von der Wolkendecke des Saturns entfernt und seine Geschwindigkeit erreichte 31,7 Kilometer pro Sekunde.

Während seiner Annäherung an und seines Abflugs von Saturn machte Pioneer 11 440 Bilder des Saturnsystems, von denen etwa 20 eine Auflösung von 90 Kilometern pro Pixel hatten. [1] Während dieser Zeit entdeckte es auch den F-Ring des Saturn und zwei neue Satelliten.

Nach dem Vorbeiflug an Saturn flog Pioneer 11 am selben Tag an den Röntgenbeugungsmustern von Titan (228.988 km), Tethys (329.197 km), Enceladus (222.027 km), Pantheon (109.916 km) und Rhea (345.303 km) vorbei. [2]

Ein Teil des Saturn und seiner Ringe, aufgenommen von Pioneer 11 am 1. September 1979. Bildnachweis: NASA

Am 2. September 1979 flog Pioneer 11 an Titan vorbei (362.962 km entfernt). Die Auflösung der aufgenommenen Fotos von Titan erreichte bis zu 179 Kilometer pro Pixel. Die Bilder zeigen Titan als einen orange-gelben Mond ohne atmosphärische Oberflächenmerkmale. Anhand von Bildern in verschiedenen Bändern haben Astronomen den Durchmesser von Titan auf 5.690 oder 5.760 Kilometer gemessen. Die Daten zeigen auch, dass die Temperatur an der Oberseite der Wolken des Titan etwa 75 K (minus 198 Grad Celsius) beträgt. [4]

Titan wurde am 2. September 1979 von Pioneer 11 aus einer Entfernung von 360.000 Kilometern fotografiert. Bildnachweis: NASA

Während des Vorbeiflugs an Saturn maß das Infrarotradiometer von Pioneer 11 die Infrarotstrahlung der oberen Atmosphäre des Saturn und bestimmte in Kombination mit der Methode der Radiookkultation die Temperatur, Struktur und andere Eigenschaften der oberen Atmosphäre des Saturn. Aus seinen Daten geht hervor, dass die Durchschnittstemperatur des Saturns bei etwa minus 180 Grad Celsius liegt und sein Hauptbestandteil flüssiger Wasserstoff ist, sodass er für Leben nicht geeignet ist. [1]

Pioneer 11 entfernte sich dann von Saturn und bewegte sich auf seinen E-Ring zu.

Am 5. Oktober 1979 schloss Pioneer 11 seine Beobachtungen des Saturnsystems ab.

Von der Sonne wegfliegen

Unter dem Einfluss der Schwerkraft des Saturn wurde die Umlaufbahn von Pioneer 11 abgelenkt. Anschließend flog es vom Sonnensystem in Richtung des Zentrums der Milchstraße und begann seine interstellare Mission. Es ist wichtig zu beachten, dass er sich in fast die entgegengesetzte Richtung von der Sonne entfernt wie Pioneer 10.

Im Jahr 1995 konnte Pioneer 11 seine Instrumente nicht mehr mit Strom versorgen und die NASA beschloss, das System abzuschalten. Am 24. November 1995 verlor die Menschheit den Kontakt zu Pioneer 11 vollständig.

Pioneer 11 ist jetzt etwa 111 AE (ungefähr 16,6 Milliarden Kilometer) von der Sonne entfernt. Seine aktuelle Geschwindigkeit relativ zur Sonne beträgt 11,182 Kilometer pro Sekunde und er bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 2,36 astronomischen Einheiten pro Jahr in Richtung seines aktuellen Sternbilds Schild. [2] Seine Geschwindigkeit hat zudem die dritte kosmische Geschwindigkeit überschritten, so dass er in Zukunft aus dem Sonnensystem entkommen könnte.

Pioneer 11 trug außerdem eine Metallplatte mit denselben Symbolen und Mustern wie Pioneer 10. (Einzelheiten finden Sie unter „Pioneer in Exploring the Frontiers of the Solar System: Pioneer 10 – Planetentour“) Da Pioneer 10 nur an Jupiter vorbeiflog, Pioneer 11 aber auch an Saturn vorbeiflog, haben die beiden unterschiedliche Umlaufbahnen. Daher war die Streckenkarte auf dem Schild von Pioneer 11 ungenau. Aber das ist ein kleines Problem.

Im Jahr 2019 verwendete jemand[5] Daten über die Position, Geschwindigkeit und Richtung von Sternen, die vom Gaia-Satelliten erhalten wurden, um zu schlussfolgern, dass Pioneer 11 in etwa 928.300 Jahren am Zwergstern TYC 992-192-1 vorbeifliegen wird, wobei die geringste Entfernung zu ihm 0,8 Lichtjahre betragen wird. Dies ist der nächstgelegene Stern, dem es in den nächsten 2,57 Millionen Jahren begegnen wird.

Zwischenspiel: Von Ersatzteilen bis zu Repliken, der Pionier H

Im Jahr 1971 waren Pioneer 10 und 11 noch nicht auf den Markt gekommen und trugen noch die Bezeichnungen Pioneer F und Pioneer G. In diesem Jahr plante das Pioneer-Team, künftig Pioneer H als Ersatz für Pioneer G (Pioneer 11) auf den Markt zu bringen.

Dem Plan zufolge sollte Pioneer H 1974 gestartet werden und im Juli 1975 an Jupiter vorbeifliegen. Seine Umlaufbahn verlief senkrecht zur Äquatorebene des Jupiters, sodass er den Nord- und Südpol des Jupiters vollständig beobachten konnte. Wenn dies gelingt, wird es in Pioneer 12 umbenannt.

Leider lehnte das NASA-Hauptquartier diesen Plan vor dem Start von Pioneer H ab. Später wurde Pioneer H ohne Atombatterie als Nachbau von Pioneer 10 und 11 in einem Museum ausgestellt.

Pioneer H hängt im Museum und dient als Nachbildung von Pioneer 10 und Pioneer 11. Bildnachweis: CamWow

Der Name „Pioneer 12“ wurde vom Pioneer Venus Orbiter verwendet, der am 20. Mai 1978 gestartet wurde und auch als Pioneer Venus 1 bekannt war.

Als Pioneer 11 an Jupiter vorbeiflog, betrug sein Winkel zur Äquatorebene des Planeten 52 Grad und er konnte Teile von Jupiters Nord- und Südpol beobachten, womit er die Ziele von Pioneer H teilweise erreichte. Die später gestarteten Sonnensonden Ulysses und Juno realisierten tatsächlich die Umlaufbahn von Pioneer H. Der Winkel zwischen Ulysses und der Äquatorebene der Sonne beträgt 80,2 Grad und ist damit nahezu senkrecht. Juno steht vollkommen senkrecht zur Äquatorebene des Jupiters (der Winkel beträgt 90 Grad) und ist eine typische polarumlaufende Sonde.

Der historische Beitrag von Pioneer 11

Pioneer 11 ist die erste Sonde, die das Saturnsystem aus nächster Nähe erkundet, und sie hat den Menschheitstraum verwirklicht, das Saturnsystem aus nächster Nähe zu erforschen.

Nach dem Eintritt in das Saturnsystem sammelten verschiedene Instrumente an Bord von Pioneer 11 Daten über Saturn, seine Ringe und seine Satelliten. Die von ihm erhaltenen Nahinfrarotdaten ermöglichten es den Astronomen, die Temperatur und Struktur der oberen Atmosphäre des Saturn und die Temperatur von Titan zu bestimmen. Die Qualität der im sichtbaren Lichtbereich aufgenommenen Bilder übertraf die aller Teleskope auf der Erde zu dieser Zeit und stellte für die Astronomen die erste Serie wertvoller Bilder dar, mit denen sie die Einzelheiten des Saturnsystems untersuchen konnten. Die gewonnenen Daten über das Magnetfeld des Saturn ermöglichten es den Astronomen, die Verteilung, Stärke, Richtung und Struktur der Magnetosphäre und des Magnetfelds des Saturn zu kartieren und die Einzelheiten der Wechselwirkung zwischen Sonnenwindpartikeln und dem Magnetfeld des Saturnsystems zu bestimmen. Seine Nahaufnahmen lieferten eine Fülle von Einzelheiten über die Ringe des Saturn und halfen den Astronomen, den F-Ring des Saturn zu entdecken. Durch Vorbeiflüge konnte die Masse des Saturn und einiger seiner Satelliten genau bestimmt werden.

Obwohl Pioneer 11 nicht die erste Sonde war, die das Jupitersystem aus nächster Nähe erkundete, gelangen ihr klarere Bilder des Jupiters aus geringerer Entfernung und erstmals auch Bilder der Jupiterpole. Die Erforschung des Jupiters hat das Verständnis der Menschheit für die Natur des Jupiters weiter vertieft.

Um an die bedeutenden Beiträge unbemannter Erkundungsraumfahrzeuge bei der Erforschung der Planeten und des Mondes im Sonnensystem zu erinnern, gab der United States Postal Service am 1. Oktober 1991 eine Serie von 10 Briefmarken heraus, die die Erforschung der „neun Planeten“ und des Mondes im Sonnensystem zu dieser Zeit beschreiben (Pluto galt damals noch als Planet). In diesem Briefmarkensatz ist die Briefmarke für Jupiter mit Pioneer 11 gepaart und nicht mit Pioneer 10, der als erster den Jupiter erkundete, während Saturn, Uranus und Neptun alle mit Voyager 2 gepaart sind.

Meiner persönlichen Meinung nach haben zwar Pioneer 11 und Voyager 2 jeweils klarere Beobachtungen von Jupiter und Saturn gemacht, es waren jedoch Pioneer 10 und 11, die sich zum ersten Mal erfolgreich genähert und Daten übermittelt haben. Eine sinnvollere Kombination wäre daher: Jupiter-Pioneer 10, Saturn-Pioneer 11, Uranus und Neptun-Voyager 2.

Briefmarke „Jupiter und Pioneer 11“, herausgegeben am 1. Oktober 1991. Bildnachweis: United States Postal Service

Der Erfolg von Pioneer 11 brachte auch erste wertvolle Erfahrungen für die nachfolgenden Sonden Voyager 1, Voyager 2 und Cassini-Huygens zur Erforschung des Saturn und ebnete den Weg für Voyager 2 zur Erforschung von Uranus und Neptun. Insbesondere wurde die Partikelumgebung innerhalb der Saturnringe überprüft, um sicherzustellen, dass Voyager 2 seine geplante Route in Zukunft sicher zurücklegen kann.

Die Mitglieder des Pioneer-Teams waren zunächst empört, weil Pioneer 11 sein letztes Erkundungsziel für Voyager 2 opferte, waren jedoch erleichtert, als Voyager 2 später erfolgreich Uranus und Neptun erkundete. Denn sie wissen, dass Pioneer 11 den Weg für Voyager 2 ebnete und damit einen wichtigen Beitrag zur menschlichen Erforschung dieser beiden Eisriesen leistete.

Verweise

[1] Im Detail: Pioneer 11, https://solarsystem.nasa.gov/missions/pioneer-11/in-depth/

[2] Wikipedia: Pioneer 11, https://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_11#cite_note-Pioneer_11-1

[3]Andrew LePage, Unser erster guter Blick auf Jupiters Nordpol – 1974, https://www.drewexmachina.com/2016/06/28/our-first-good-look-at-jupiters-north-pole-1974/

[4]Andrew LePage, Voyager 1: Die erste Begegnung mit Titan, https://www.drewexmachina.com/2015/11/12/voyager-1-the-first-close-encounter-with-titan/

[5]Bailer-Jones, Coryn AL & Farnocchia, Davide, Future Stellar Flybys of the Voyager and Pioneer Spacecraft, Research Notes of the American Astronomical Society, 2019, 3, 59. Eine erweiterte Version dieses Artikels ist verfügbar unter: arXiv:1912.03503 (
https://arxiv.org/abs/1912.03503)

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