Heute in genau einer Woche, am 14. Juli 2015 um 13:49 MESZ wird die Raumsonde New Horizons in knapp 12.000 Kilometer Entfernung an Pluto vorbei fliegen. Das erste Mal seit der Entdeckung dieses Himmelskörpers im Jahr 1930 werden wird dann sehen, wie es dort wirklich aussieht. Die Raumsonde wird dann fast 10 Jahre lang unterwegs gewesen sein und sich fast 5 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt haben. Es ist eine Mission, auf deren Resultate die Wissenschaftler und die Öffentlichkeit lange gewartet haben und alle hoffen, dass auch diese letzte Phase erfolgreich verläuft. Ich selbst bin natürlich auch sehr gespannt – und möchte heute kurz zusammenfassen, was am 14. Juli genau passieren wird.

Kurz vor dem Ziel gab es ja ein paar Probleme mit New Horizons. Die Kommunikation mit der Erde brach ab; konnte aber bald wieder her gestellt werden. Ab heute Abend soll bei der Sonde wieder alles nach Plan laufen. Man weiß auch mittlerweile, woran es gelegen hat (der Computer war, vereinfacht gesagt, überlastet, weil er zwei Befehle auf einmal ausführen sollte, was er nicht geschafft hat) und weiß ebenfalls, das so ein Fehler nicht mehr vorkommen wird. Man hat 30 geplante Beobachtungen nicht durchführen können, von denen aber keine für den wissenschaftlichen Erfolg der Mission essentiell war.

Heute wurden auch wieder neue Bilder von Pluto veröffentlicht, die aber schon vor dem Ausfall zwischen 1. und 3. Juli gemacht wurden:

Das schaut schon gut und vielversprechend aus! Aber wenn die Sonde erstmal die letzten Kilometer zurück gelegt hat (jeden Tag kommt sie Pluto mehr als eine Million Kilometer näher!), dann werden die Bilder noch besser werden! Es wird allerdings etwas dauern, bis wir alles zu sehen kriegen, was die Instrumente gesammelt haben.

Die Daten müssen ja irgendwie zur Erde geschickt werden und das dauert. Aufgrund der großen Distanz zwischen Erde und Pluto und der langsamen Datenverbindung kann ein typischer Transfer mehrere Stunden dauern. Und in dieser Zeit kann die Sonde keine neuen Daten sammeln. Das wäre kein dramatisches Problem, wenn sich New Horizons in einer Umlaufbahn um Pluto befinden würde. Aber das ist nicht der Fall. Damit der Flug von der Erde zum Pluto überhaupt in einer halbwegs vernünftigen Zeit absolviert werden kann, musste die Sonde enorm schnell fliegen. Sie hat die Erde schneller verlassen als jedes andere Raumfahrzeug bisher; mit 16,21 km/s (ist aber nicht das schnellste jemals geflogene Raumfahrzeug – die Helios-Sonden aus den 1970er Jahren waren mit 70 km/s noch schneller). Wollte man Pluto umkreisen, müsste man wieder abbremsen und dazu hätte man Treibstoff mitnehmen müssen. Der hätte das Gewicht der Sonde erhöht und damit wäre es viel schwerer (und teurer) gewesen, sie ausreichend schnell zum Pluto zu bringen. Also fliegt man nur an Pluto vorbei anstatt dort zu bleiben. Das bedeutet aber auch, dass man nur wenig Zeit hat, den Himmelskörper aus der Nähe zu sehen. Und diese Zeit will man natürlich nutzen, um Daten zu sammeln und nicht, um mit der Erde zu plaudern.

Es werden also nur sehr wenige Daten direkt vor bzw. während des Vorbeiflugs zur Erde geschickt. Am 12. und 13. Juli werden einige “Downlinks” stattfinden, um zumindest ein paar der wichtigsten Daten zu sichern, falls beim Anflug an Pluto irgendetwas schief gehen sollte. Dann wird New Horizons sich 24 Stunden lang ganz auf ihre Arbeit konzentrieren, bevor sie sich nach dem Vorbeiflug wieder kurz bei der Erde meldet. Am 15. und 16. Juli wird man dann eine weitere kurze Serie erster Daten zur Erde schicken. Die restlichen Daten werden dann im Wesentlichen erst im September verfügbar sein und der Transfer der kompletten Daten des Pluto-Vorbeiflugs wird erst im November beginnen und kann bis zu einem Jahr dauern.

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Kommentare (43)

  1. #1 Fermat
    7. Juli 2015

    “10 Millionen Kilometer von der Erde entfernt haben”

    sind das nicht 10 Milliarden!

  2. #2 HF(de)
    7. Juli 2015

    “fast 10 Millionen Kilometer von der Erde entfernt” – sollten das nicht eher 6 Mrd. km sein?

  3. #3 Florian Freistetter
    7. Juli 2015

    @Fermat: ““10 Millionen Kilometer von der Erde entfernt haben””

    Psst – Pluto ist der Erde überraschend näher gerückt (soll aber alles vertuscht werden) 😛

    Ne, danke für den Hinweis. War ein Fehler – hab ich mit einer Angabe zur Distanz Sonde-Pluto verwechselt.

  4. #4 muellermanfred
    7. Juli 2015

    “Die Raumsonde wird dann fast 10 Jahre lang unterwegs gewesen sein und sich fast 10 Millionen Kilometer von der Erde entfernt haben.”

    Müßte da nicht MILLIARDEN Kilometer stehen?

  5. #5 B4sti4n
    7. Juli 2015

    Kann es sein, dass du dich bei den Zeitangaben irgendwo verrechnet hast?
    Auf dieser Seite stehen folgende Termine für die NASA TV Briefings:
    1. 14. Juli 7:30 – 9:00 am EDT (entspricht 13:30 – 15:00 MESZ)
    2. 14. Juli 8:00 – 10:00 pm EDT (entspricht 15. Juli 2:00 – 3:00 MESZ)
    Hast du die 6 Stunden Zeitverschiebung versehentlich doppelt draufgerechnet? Oder steh ich grad selber aufm Schlauch?

  6. #6 vroomfondel
    7. Juli 2015

    Wie lange ist die Belichtungszeit dieser Farbaufnahme? Bzw. wie wuerde das menschliche Auge Pluto wahrnehmen, wenn jemand vor Ort waere? Die Lichtverhaeltnisse sind ja wahrscheinlich sehr bescheiden…

  7. #7 christian groschke
    7. Juli 2015

    where no one has gone before…
    Man muss da zwar nicht alte SF-Schnulzen zitieren. Einfach einatemberaubend spannendes Projekt, von Tag zu Tag dürfen wir bessere Bilder erwarten. Als Laie kann man sie zwar nicht interpretieren, aber man nimmt hier auch Teil am Fortschritt in der Erkenntnis der Astronomen und Astronominnen und freut sich dann auf die von Florian Freistetter für uns Laien zusammengefassten Erkenntnisse in seinen Sternengeschichten in den nächsten 10 Jahren, Möge der Podcast solange andauern.

  8. #8 Florian Freistetter
    7. Juli 2015

    @Bastian: Argh, du hast Recht! Ich hab Wolfram Alpha zur Umrechnung genutzt und bin wieder mal auf deren doofe, US-zentrierten Algorithem reingefallen. Die Eingabe “Tuesday, July 14 11:30 UT” wird als Zeit in Utah interpretiert… http://www.wolframalpha.com/input/?i=Tuesday%2C+July+14+11%3A30+UT

  9. #9 Soturi
    7. Juli 2015

    Mit welcher Übertragungsrate werden denn die Daten übertragen? Welche wäre denn mit aktueller Technik möglich?

  10. #10 Soturi
    7. Juli 2015

    Noch eine Frage: Will man New Horizon nachdem man alle Daten vom Pluto übertragen hat auch noch für andere Zwecke einsetzen?

  11. #11 Soturi
    7. Juli 2015

    Ach je, ich sollte einfach mal selber nachgucken (oder mich erinnern): Man will noch versuchen, Objekte im Kuipergürtel zu untersuchen.

  12. #12 Captain E.
    7. Juli 2015

    Richtig, mit Hilfe des Weltraumteleskops Hubble wurden inzwischen drei potenzielle Ziele ermittelt. Viel Treibstoff für Kursänderungen hat die Sonde natürlich nicht, also müssen alle diese Ziele vergleichsweise nahe an der jetzigen Flugbahn liegen.

  13. #13 cimddwc
    7. Juli 2015

    @Soturi:
    1 kbit/s Übertragungsrate, sagt diese schöne Beschreibung: http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2015/01300800-talking-to-pluto-is-hard.html

  14. #14 cs
    7. Juli 2015

    @vroomfondel:
    Die Belichtungszeiten aller bisherigen Aufnahmen sind hier verzeichnet: http://pluto.jhuapl.edu/soc/Pluto-Encounter/index.php

  15. #15 cs
    7. Juli 2015

    Mal ein bissl Spekulatius: Was glaubt ihr was wir sehen werden? Ich wette mal auf Kryovukanismus und es wird eventuell Ähnlichkeiten mit alten geologischen Formationen des Triton geben. Der ja ebenfalls mal ein eingefangenes transneptunisches Objekt gewesen ein soll.

  16. #16 Whit3N0ise
    7. Juli 2015

    @Soturi: Grundsätzlich ist die Übertragungsrate durch die Physik, Kompression und durch die Fehler-Codes bzw. akzeptable Bitfehler-Raten limitiert. Physikalisch ist man für gegebene Antennengrößen, Frequenzen und Übertrangungsleistungen faktisch am theoretischen Limit, da gabs seit den Voyagers bis heute praktisch keine nennenswerte Steigerung. Anders sieht es für Fehlerkorrektur- und Modulationsverfahren aus, allerdings sind die nicht alle für Anwendungen über große Distanzen sinnvoll bzw. ratsam. In Bezug auf Kompressionsverfahren gab es auf jeden Fall Fortschritten, aber bei verlustfreien Methoden ist die Reduktion am Ende durch die Entropie der Daten begrenzt, auch hier stehen wir schon seit einiger Zeit praktisch am theoretischen Limit.

  17. #17 Pilot Pirx
    7. Juli 2015

    Was mich so maßlos ärgert, für jeden noch so unsinnigen Dreck ist Kohle da. Aber fünf oder zehn Milliarden mehr für so einen Flug in die Hand zu nehmen und was richtig gutes auf eine Umlaufbahn um Pluto zu bringen…
    Nee, dafür reicht es nicht.

  18. #18 Grant
    7. Juli 2015

    @Soturi
    noch etwas weiter aufgedröselt liegt die Übertragungsrate also bei:

    125 Bytes pro Sekunde ≙ Ein längerer Satz mit 125 Zeichen in einer Textdatei abgespeichert (entspricht so ziemlich genau Deinem Beitrag in #10, der genau 124 Bytes groß ist :-)

    7,3 Kilobytes in der Minute ≙ ungefähr Florians Artikel weiter oben (nur Text)

    440 Kilobytes in der Stunde ≙ Ein Foto, was man vielleicht vor 10 Jahren mit einer Digitalkamera aufgenommen hat

    10 Megabyte in 24 Stunden (nonstop) ≙ 2 typische MP3-Songs oder 1-2 Bildern heutiger Digitalkameras

    72 Megabyte in der Woche (nonstop) ≙ 1 MP3-Album oder eine Bilderserie vom Urlaub

    Ich hoffe, das habe ich soweit alles korrekt ausgerechnet. Die meisten Daten sind alle etwas abgerundet.

    Ich finde das schon ganz interessant, sich so vorzustellen, wie schnell sich auf diese Entfernung Daten übertragen lassen.

  19. #19 Jens
    7. Juli 2015

    Wäre es nicht möglich die Schwerkraft von Pluto zu nutzen um die Sonde abzubremsen und auf eine Umlaufbahn um Pluto zu zwingen? Damit würde der zusätzliche Treibstoff zum Bremsen entfallen.

  20. #20 Florian Freistetter
    7. Juli 2015

    @Jens: “Wäre es nicht möglich die Schwerkraft von Pluto zu nutzen um die Sonde abzubremsen und auf eine Umlaufbahn um Pluto zu zwingen?”

    Wenn das möglich wäre, hätte man es sicher gemacht. Aber Pluto ist winzig. Und New Horizons hat ~15 km/s drauf. Das bremst sich nicht so einfach ab…

  21. #21 Whit3N0ise
    7. Juli 2015

    @Jens: Prinzipiell ja, nur nicht ohne Treibstoff, und zwar über einen Swing-By und den Oberth-Effekt. Realistisch ist es allerdings nicht. Es gibt, wenn mich meine Erinnerung grad nicht trügt, wenigstens 7 Monde (inklusive unserem) im Sonnensystem, die größer und schwerer als Pluto sind. Die mittlere Bahngeschwindigkeit von Pluto liegt in etwa bei ~5 km/s. Ein Swing-By von 180° in Bahnrichtung bringt einen maximalen Verlust von 2x der Objektgeschwindigkeit, also ~10km/s. Damit bleiben immer noch ~6km/s an der Sonde hägen. Man kann den Einfluss des Oberth-Effekts über die Vis-Viva-Gleichung abschätzen, aber weil Pluto offensichtlich ein Furz in der Landschaft ist, kann man auch einfach annehmen, dass er bei einer realistischen Triebwerk-/Treibstoffkombination vernachlässigbar ist. Aus dem selben Grund ist der 180° Swing-By unmöglich, aber angenommen er wäre durchführbar, müsste man immer noch fast 5.5 km/s loswerden, um in einen ~200 km Orbit über Pluto zu kommen. Was das für die zusätzlich Treibstoffladung und und den nötigen Träger bedeutet, darf jeder selber über die Raketengleichung rausfinden. Mit 5.5 km/s kommt man auf jeden Fall schon fast in einen Low-Earth-Orbit…

  22. #22 Soturi
    8. Juli 2015

    Danke an alle für die Übertragungsraten. Man ist mit dem heutigen Internet so hohe Raten gewöhnt, dass man sich kaum noch vorstellen kann, dass das in der Raumfahrt so langsam ist.

  23. #23 UMa
    8. Juli 2015

    Wenn man an Pluto abbremsen hätte wollen, dürfte man auch nicht mit so hoher Geschwindigkeit dort ankommen. Andererseits hätte eine energiesparende Hohmannbahn zwar eine geringe Geschwindigkeit bei Pluto, aber auch eine Flugzeit von etwa hundert Jahren, was ungünstig ist.

  24. #24 klauszwingenberger
    8. Juli 2015

    Ich entsinne mich noch an die ersten CCD-Aufnahmen, die von Pluto angefertigt wurden – so etwa fünf Pixel im Durchmesser groß. Da freut mensch sich schon mal über die neuesten und auf die noch kommenden Bilder.

    Aber wetten, dass irgend ein Heini auch da wieder geheimnisvolle Pyramiden oder Gesichter erkennen und eine Youtube-Vorlesungsreihe daraus machen wird?

  25. #25 Franz
    8. Juli 2015

    @Whit3N0ise
    Die Dämpfung auf der Distanz müsste ja schon im 180dB Bereich sein, oder ? Selbst bei heftigen Antennengewinnen (100dB ?) bleiben da noch -80 oder 1e-8 also bei 1W Sendeleistung 10nW am Empfänger ? Weißt du ob es einen Link gibt wo die Daten der Sonde gelistet sind ? z.B: ob sie im X oder S band kommuniziert (oder höher ?)

  26. #26 Whit3N0ise
    8. Juli 2015

    @Franz: Ein konkretes Listing kann ich nicht anbieten, aber nachdem was ich auf die Schnelle gefunden hab: 2.1m Antenne im X-Band bei ~9GHz (~42dBi), Sendeleistung bei 12 Watt (kA ob effektiv oder Anspeisung) pro Polarisationsrichtung. Bei 5 Mrd. km Entfernung und einer 70m DSN Antenne (~71 dBi) kommt man auf ca. 191 dB Pfadverlust, was schon ziemlich viel ist. Bei 12 Watt / 41 dBm Sendeleistung fallen dann grade mal etwa -150 dBm (10^-18 W) auf den Empfänger. Im Vergleich liegt ein typisches GPS-Signal bei -125 dBm, und für mittelmässigen WLAN-Empfang bei -70, sind also gleich mal 25 und 80 Größenordnungen Unterschied. Damit ist dann natürlich wieder sofort klar, dass man hier keine großen Datenmengen drüber bringen kann.

  27. #27 WinzenFlyer
    8. Juli 2015

    Es geht los :) http://www.nasa.gov/feature/nasa-s-new-horizons-a-heart-from-pluto-as-flyby-begins

    Das erste Foto nach dem Neustart der Beobachtungen und es sieht interessant aus!

  28. #28 ron
    9. Juli 2015

    Ist eigentlich geplant, Horizon nach ihrer Hauptmission noch am Leben zu lassen und zu begleiten? Ähnlich wie bei den Voyagers?

  29. #29 Herr K.
    9. Juli 2015

    Da hätte man aber ruhig eine Dual-Core-CPU verbauen können, so dass der Computer zwei Befehle auf einmal ausführen kann. 😀

  30. #30 Captain E.
    9. Juli 2015

    @ron

    Ist eigentlich geplant, Horizon nach ihrer Hauptmission noch am Leben zu lassen und zu begleiten? Ähnlich wie bei den Voyagers?

    Ist es! Im Gegensatz zu den Voyagers hat man sich sogar schon ein paar mögliche Ziele ausgesucht, an denen man vorbei fliegen könnte. Es wird aber wohl nur noch ein weiteres werden.

  31. #31 Jens
    9. Juli 2015
  32. #33 klauszwingenberger
    9. Juli 2015

    “The Whale and the Donut”:

    http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/News-Article.php?page=20150707

    Es darf spekuliert werden. 😉

  33. #34 Uli
    9. Juli 2015
  34. #35 David
    9. Juli 2015

    Zu #22:
    >Man ist mit dem heutigen Internet so hohe Raten gewöhnt,
    >dass man sich kaum noch vorstellen kann, dass das in der
    >Raumfahrt so langsam ist.
    Doch, das kann ich mir sehr gut vorstellen. Ich bekomm hier am Ende eines Kupferdrahtes, der leider 1km zu lang ist, auch kein VDSL mehr, sondern darf mich mit 6MBit begnügen. Wäre das Kupferkabel noch 3km länger, würde nicht mal das gehen, sondern ISDN angesagt. In dem Sinne finde ich die (Funk-)Übertragungsrate für Milliarden von Kilometer nicht wirklich schlecht. 😉 😉
    Klar ist das jetzt vielleicht etwas frustrierend, nicht jetzt (!) sofort (!) alle (!) Bilder zu sehen, aber die dunkle Zeit danach kommt schon noch. 😉
    Wie viel Zeit soll sich die Sonde während des Vorbeifluges denn Charon widmen?

  35. #36 walter
    10. Juli 2015

    Ich bin wirklich schon gespannt, was New Horizon uns liefern wird. Weil weiter oben die Frage nach weiteren “Zielen” aufgetaucht is: könnte New Horizon eventuell an weiteren Zwergplaneten vorbeikommen? Make Make oder Eris usw.? Oder sind sie durch die derzeitigen Positionen unerreichbar?

  36. #37 Florian Freistetter
    10. Juli 2015

    @walter: Ne, wenn die möglich gewesen wären, wäre man da ja auf jeden Fall hingeflogen.

  37. #38 bikerdet
    10. Juli 2015

    @ Herr K. in #29 :

    Nein, hätte man nicht.
    Die Sonde startete im Januar 2005, die Dual-Core-Prozessoren wurden erst im April 2005 entwickelt.

    Größtes Problem bei Computern im All ist, das die Breite der Leiterbahnen bereits deutlich kleiner ist, als der Durchmesser der kosmischen Teilchen die den Chip durchdringen. Diese sorgen somit für Kurzschlüsse. So war es in den Anfangszeiten der ISS noch üblich größere Mengen IBM-Laptops mit 386-Prozessoren an Bord zu nehmen. Da waren die Leiterbahnen noch dicker als die kosmischen Teilchen und IBM hat (zumindest in den USA) Werbung mit der Robustheit gemacht.

  38. #39 PDP10
    10. Juli 2015

    @bikerdet, Herr K.:

    “Die Sonde startete im Januar 2005, die Dual-Core-Prozessoren wurden erst im April 2005 entwickelt.”

    Naja, dass “Computer zwei Befehle auf einmal ausführen können” gibts nicht erst seit Dual-Core Prozessoren.

    Das konnte sogar der Pentium und noch früher MIPS oder RISC Prozessoren, wie der DEC Alpha zB. …

    Mal abgesehen davon, konnte man schon “damals” auch einfach zwei CPUs verbauen … :-)

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  41. #42 UMa
    14. Juli 2015

    Ich habe oben im Kommentar 23 Blödsinn geschrieben. Ich habe vergessen bei der großen Halbachse durch zwei zu teilen. Es sind nur etwa 35 Jahre nicht hundert.

  42. […] und das erste hochauflösende Bild erst am Freitag. Den Zeitplan der Ereignisse habe ich hier und hier […]