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Voyager meldet: Schockschwerenot, der Schock ist ausgeblieben!

Von / 22. September 2012 / 17 Kommentare
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Voyager 1 krebst nun seit einiger Zeit am Rande unseres Sonnensystems herum. Eine erste Grenze, den Termination-Schock, hat die Sonde 2005 passiert. Hier ist der Sonnenwind so verdünnt (er breitet sich ja immer weiter nach außen hin aus und deckt dabei immer mehr Raum ab)  und der Gegendruck durch das interstellare Medium so stark, dass der Sonnenwind sich nicht mehr weiter mit Überschall (400 km/s) bewegen kann. Er bremst abrupt auf 130 km/s ab, schaltet sozusagen schlagartig diverse Gänge runter. In der Wikipedia ist übrigens ein cooles Bild von einem ähnlichen Effekt in einem Spülbecken.

Wobei dieser ‘ruhige’ Sonnenwind immer noch mit 470 000 km/h unterwegs ist, um das mal in eine Einheit umzurechnen, die mensch sich eher vorstellen kann.

Und auch, wenn der Sonnenwind am Terminationschock erfolgreich vom interstellaren Medium abgebremst wurde, so ist die Dichte des interstellaren Mediums noch nicht hoch genug, um den Sonnenwind komplett aufzuhalten. Dieser bewegt sich immer noch stetig von der Sonne weg und bildet die Heliosheath.

Aber jetzt, ziemlich genau 35 Jahre (1) nach dem Start, sollte Voyager-1 in Bereiche vordringen, die nie ein Mensch zuvor gesehen hat 🙂 und in denen der noch stärker verdünnte Sonnenwind dem interstellaren Medium nicht mehr viel entgegenzusetzen hat. Da sich unser Sonnensystem samt Sonnenwind- und Magnetfeldblase relativ zu diesem Medium wie ein Schiff durch’s Wasser bewegt, müsste Voyager-1 jetzt langsam ‘sehen’, dass der Sonnenwind nicht mehr stumpf nach außen strömt, sondern ”seitlich” abgelenkt wird – wie Wasser in einer Bugstoßwelle vor einem Schiff.

Bild: NASA,JPL

Aber genau diese Bugstosswelle ist ausgeblieben, wie Robert Decker und seine Kollegen am 6. September in der Nature (2) berichteten. Und es ist nicht so, als ob sie nicht danach gesucht hätten. Sie haben die Raumsonde zwischen März 2011 und Januar 2012 ein paar Mal gedreht, damit das Low-Energy Charged Particle Instrument (LECP), die Ablenkung des Sonnenwindes auch räumlich auflösen kann. Das Ergebnis: Nix ist mit Ablenkung. Keine Bugstoßwelle. Kein weiterer Schock. Nix. Und seit die Sonnenaktivität auf dem aufsteigendem Ast ist, kann ein Schwächeln des Sonnenwindes auch nicht mehr als Ausrede herhalten. Anscheinend ist die Anströmgeschwindigkeit des interstellaren Mediums gar nicht hoch genug, um ne Bugstoßwelle zu erzeugen. Das Sonnensystem ‘gleitet’ demnach eher durch das Weltall, als dass es ‘pflügt’.

Aber es gibt sie, diese Bugstoßwellen; um andere Sterne haben wir sie z.B. schon gesehen:

Jetzt stellt sich natürlich die Frage, was ist bei uns anders? Ich bin mal gespannt, was die Modellierer dazu sagen werden. Aber die werden erst mal einige Zeit mit Rechnen verbringen 😉

—————————-

(1) Eine meiner Quellen – ich weiß leider nicht mehr welche – hat mir mal erzählt, dass die Voyager-Sonden gar nicht so lange hätten halten sollen. Angeblich haben sich aber die Ingenieure in zivilem Ungehorsam geübt und die Sonden auf große Langlebigkeit hin konstruiert. Ich weiß allerdings nicht, ob das stimmt und ich hab inzwischen auch den Kontakt zu den möglichen Quellen verloren, so dass ich das leider schlecht nachprüfen kann.

 

(2) No meridional plasma flow in the heliosheath transition region
Robert B. Decker1, Stamatios M. Krimigis1,2, Edmond C. Roelof1 & Matthew E. Hill1
Nature, 2012,

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Kommentare (17)

  1. #1 camil7
    September 22, 2012

    Ich musste gleich mal rüber in die Küche und ausprobieren, und das “Experiment” in der Küchenspüle mit dem Terminator-schock funktioniert tatsächlich, das ist mir noch nie so aufgefallen. Astronomie-experimente at home. 🙂
    Ich hab irgendwo (vermutlich Wikipedia) gelesen, dass der fehlende Bow-shock schlicht daran liegt, dass das Sonnensystem zu gemütlich durch die interstellare Materie gondelt. Keine Ahnung, ob da etwas dran ist, aber das wäre erstmal eine einfache Erklärung (auch wenn das gleich die Frage aufwirft, wieso die Bewegung relativ zur Umgebungsmaterie so langsam ist).
    Oh, und gut dass die Ingenieure sich nicht um die ökonomischen Vorgaben wegen der Haltbarkeitsdauer geschert haben (andere als ökonomische Gründe kann es ich mir gerade nicht vorstellen, wenn es darum geht, die Haltbarkeit zu begrenzen). 35 Jahre liegen wohl deutlich hinter dem Planungshorizont der meisten Leute.

  2. #2 Phero
    September 22, 2012

    Wie bitte? Die Sonden können immernoch gedreht werden, empfangen also immernoch Signale von der Erde? Ich dachte eigentlich, die Kommunikation ist längst nur noch in eine Richtung möglich – wie genial ist das denn.

    Wie stark wird eigentlich die Voyager-Sonde selber von dem interstellaren Medium beeinflusst? Merkt die das überhaupt?

  3. #3 Gustav
    September 22, 2012

    @Phero: Warum sollte das so sein? Die Signalstärke von der Erde kann ja so gewählt werden, dass auch die “kleine” 3,5 m Antenne die Signale noch empfangen kann.

    Erstaunlich finde ich eher, dass mit den 9 W, mit der die Sonde Kommandos bestätigt (mit 28 W überträgt sie die wissenschaftlichen Daten), noch so “gut” Daten empfangen werden können. 1,5 kBit/s mit einer 70 m Antenne.

  4. #4 Alderamin
    September 22, 2012

    @Ludmilla

    Was ich gehört habe ist, dass die Sonden eigentlich nur für Beobachtungen bis zum Saturn ausgelegt waren, die Belichtungszeiten wären für Uranus und Neptun so lang geworden, dass die Bilder verschmiert wären. Aber durch geeignete Programmierung haben die Techniker es nach Verlängerung der Voyager II Mission zu Uranus und Neptun (nur diese Sonde flog zu den äußeren beiden Gasriesen) hinbekommen, dass die Sonde während der Belichtung den Planeten nachgeführt wurde. Auch die Bildkompression wurde verbessert (schwächeres Signal bedeutet geringere Bitrate). So wurde die Sonde nachträglich fit gemacht für die Verlängerungsmission.

    Die Lebensdauer der Plutonium-RTGs stand hingegen beim Start schon fest, die Energieausbeute geht mit einer Exponentialfunktion runter, am Ende muss man immer mehr Geräte ausschalten, bis die Sonde dann irgendwann einfriert und für immer verstummt. Natürlich wird jede Projektverlängerung einzeln genehmigt, man hat vielleicht erhofft, die Sonde bis in den interplanetaren Raum verfolgen zu können, aber wie gesagt, zunächst war das Ziel nur Jupiter und Saturn. Und dafür war die Sonde ausgelegt.

    Opportunity war übrigens auch nur für 96 Tage ausgelegt und fährt nach numehr fast 9 Jahren immer noch auf dem Mars herum.

  5. #5 rolak
    September 23, 2012

    Och komm, Alderamin, die Idee des sich aufopfernden Heinzelmännchens, das mit den guten Teilen aus der heimischen Bastelkiste bei Nacht und Nebel die lebensdauer-verlängernden Maßnahmen angeht ist einfach zu schön 😉 Und vor allem so ungemein passend zu der softwareseitigen Neugenese zwischen zwei Stops, also nicht on the fly, sondern between the fly-by’s.
    Bisheriges, Zustand und Planung der Voyagers ist in den wiki-Artikeln recht schön beschrieben.

    Angenehm, wieder von Dir zu lesen, Ludmila. Die künstlerische Nachbearbeitung der Spitzer-Ergebnisse ginge sicherlich in diversen Foren locker als UFO-Sichtung durch…
    Fluiddynamische Prozesse sind ungemein faszinierend (auch beim bloßen Betrachten zB eines plätschernden Baches) und immer für etwas Neues gut. In diesem Fall die Erkenntnis, daß der astronomische Schock zu einem hydraulischen Sprung wird.
    Und daß das hier verlinkte Spülbecken-Analogon bei letzterem im GB-wiki gar nicht zu sehen ist, dafür das dortige auch im D-wiki. Kurios

  6. #6 Alderamin
    September 23, 2012

    @rolak

    Na ja, die Heinzelmännchen waren ja am Werk, indem sie die Sonde für eine Aufgabe programmiert hatten, für die sie nicht konzipiert war. Die Grand Tour zu den äußeren Planeten war zwar ursprünglich vorgesehen gewesen, wurde dann jedoch aus finanziellen Gründen gestrichen. Der Genialität der Techniker ist es zu verdanken, dass sie die Sonde während des Flugs so umkonfigurierten, dass sie die Aufgabe dennoch lösen konnte, und das entspricht ja genau dem, was Ludmilla gehört hat.

    Das ist jedenfalls die Story, die ich gelesen habe. Vielleicht hat es später noch einmal eine ähnliche Aktion bezüglich der Mission jenseits Neptun gegeben, das weiß ich nicht.

  7. #7 rolak
    September 23, 2012

    Nö Alderamin, die Fußnote (1) lese ich als vorauseilende Verbesserung beim Zusammenbau – dooch Ludmila kann dies beim nächsten Besuch sicherlich klären.

  8. #8 Alderamin
    September 23, 2012

    @rolak

    Hast recht, die Fußnote bezog sich ja auf die Lebensdauer an sich, das Team wollte die Grand Tour ja von vorne herein retten, und das hätte ja nicht geklappt, wenn die Sonde hinter Saturn auseinander gefallen wäre, da hat man bestimmt etwas bessere Bauteile verbaut, als für Saturn nötig gewesen wären. Allerdings hat man damals vermutlich noch nicht so sehr an die Mission nach Neptun gedacht, nur an Uranus und Neptun selbst. Wenn man jedoch noch genug Strom für alle Instrumente bei Neptun 12 Jahre nach dem Start geplant hat, dann hat man auch noch ein wenig Strom 30 und mehr Jahre nach dem Start, um ein Minimum an Messungen im äußeren Sonnensystem durchzuführen.

    Ich meinte das Ganze auch nicht als Korrektur, sondern als Zusatzinfo, vielleicht hat sie das gehört, was ich geschrieben habe und ein wenig anders erinnert, oder sie hat halt eine andere Information gehabt, die ich nicht kannte. Das sollte keine Nörgelei sein, falls das so rüber gekommen sein sollte, sorry, eher eine Hilfestellung.

    Ich freue mich übrigens auch sehr darüber, dass dieser Blog wieder aktiv ist.

  9. #9 rolak
    September 23, 2012

    falls das so rüber gekommen sein sollte

    ganz und gar nicht, bloß keine Aufregung 😉

  10. #10 Ludmila Carone
    September 23, 2012

    @camil7 Ja, ich denke in die Richtung geht die Erklärung auch, ist ja auch irgendwo naheliegend, aber ich wollte mich dabei nicht zu sehr aus dem Fenster lehnen, weil Plasma- in Verbindung mit Strömungsphysik immer für ne Überraschung gut ist. Aber wenn das echt so wäre, dass das Sonnensystem da mit dem Strom schwimmt, wäre das schon spannend, ob das jetzt einfach Zufall ist oder das irgend nen anderen Grund hat und ob das sogar irgendwie zur Entwicklung des Sonnensystems beigetragen hat, oder ob das eher uninteressant ist.

    @Alderamin @rolak Hey, Ich kolportiere hier in der Fußnote Hörensagen, dass in meinem Gedächtnis auch schon wieder verfälscht worden sein. Sollte man auch nicht auf die Goldwaage liegen.

    Ich denke auch, so wie es Alderamin erzählt, macht es mehr Sinn. Die Batterien-Laufzeit hat man schon entsprechend lang gewählt und die große Tour durch’s Sonnensystem war in den 60ern/70ern natürlich schon geplant. Es war die große Chance vieles in einem Aufwasch zu erledigen. Oder wie ein inzwischen verrenteter Kollege meinte: ‘Ich kann wirklich von mir behaupten, dass meine Karriere und damit mein Leben von der Stellung der Planeten zueinander beeinflusst wurde.’

    Aber in einer Zeit, in der die Amis immer zwei Sonden für dieselbe Aufgabe hochschickten, nur für den Fall, weil die NASA anfangs einige Fehlstarts hatten, denke ich auch mal, dass sie da die Ressourcen äußerst großzügig berechnet haben. (Bei den Mars-Sonden haben sie aus ähnlichen Gründen sehr großzügig gerechnet, weil sich die NASA keine Schlappe leisten konnte) Ich wollte nur so ein bisschen anklingen lassen, was für ne technische Meisterleistung es war, einen Prototypen hinzukriegen, der noch dazu so lange und unter recht feindlichen Bedingungen ausharrt.
    @Phero Also das ist ne gute Frage. I.a. rechnen die Raumfahrtingenieurinnen und -ingeneure bei Flugbahnen von Raumsonden immer auch die ablenkende Kraft des Sonnenwindes mit ein – auch wenn diese recht klein ist, so läppert die sich auf lange Dauer und bei den großen Entfernungen schon. Allerdings würde ich schätzen, dass der Sonnenwind bei Voyager-1 und -2 so weit verdünnt ist, dass die Sonden an sich nichts mehr von merken sollten.
    @Gustav: Also die 70m-Antennen sind schon sehr empfindlich. Ich hab Diagramme gesehen, wo sie mit Zepto-Watt (alo 10^(-21)) Empfangsleistung rechneten. Das fand ich schon sehr eindrucksvoll.
    @alle: Ich bin mit der neuen Blogsoftware noch nicht so vertraut. Habt also Nachsicht, wenn der eine oder andere Kommentar hängen bleiben sollte.

  11. #11 Ernst
    Wien
    September 24, 2012

    Was passiert eigentlich, wenn die Voyager-Sonden die Heliopause bzw. die Graviation der Sonne keinen Einfluss mehr zeigt? Dann fliegen sie ja nicht mehr “mit” unserem Sonnensystem mit sondern wir werden uns vermutlich mit rasender Geschwindigkeit von den Sonden entfernen, oder?

  12. #12 Christian Berger
    September 24, 2012

    Die Grenze an Empfindlichkeit liegt längst bei den 3 Kelvin Hintergrundstrahlung. Was man machen kann ist mit größeren Antennen mehr einzufangen, und gezielt in die richtige Richtung zu horchen. Beides geht mit Parabolspiegeln recht einfach. In Zukunft wird man aber sicherlich mehr “Gitterantennen” verwenden. Das sind einfache, nur wenig gerichtete Antennen, die man miteinander verschaltet. Das wird in der Technik schon lange verwendet. Durch billigere Leitungen und billigere Rechenleistung ist es durchaus vorstellbar dass wir unseren Planeten mit einem weltumspannenden Radioteleskopnetz umhüllen.

  13. #13 anmasijo
    September 24, 2012

    @ Ernst: die Gravitation der Sonne (und des restlichen Systems) wirkt immer, auch wenn die Sonden sich im interstellaren Raum bewegen. Bis auf die (noch) nicht gefundene Heliopause als Grenze zwischen den Einflusssphären von Sonnenwind und interstellarer Strömung gibt es ja nicht wirklich eine Grenze, außerhalb derer die Sonden von einer Art “galaktischen Strömung” fortgerissen würden.
    Diese Körper fliegen einfach immer weiter in gleicher Manier von der Sonne weg, bis sie vielleicht in den Einflussbereich eines anderen Sterns geraten. Bis dahin ist’s aber noch ne Weile hin…
    Und eine interstellare Strömung wäre erst dann richtig spürbar, wenn es sich um Überreste beispielsweise eines Supernovaausbruchs handelte. Die könnten dann dicht und schnell genug sein, die Sonde mit sich zu reißen, stelle ich mir mal vor.

    @ Ludmilla: ich finde es sehr schön, hier noch einen weiteren kompetenten Astronomieblog zu finden! Danke und weiter so! 😉

  14. #14 anmasijo
    September 24, 2012

    @ Ludmila – sorry, nur ein “l” in der Mitte… 🙂

  15. #15 Bullet
    September 24, 2012

    Les ich hier etwa einen neuen Artikel von Ludmila? *staun*

    Welcome back, o Reckin des matschi-matschi! 🙂

  16. #16 Phero
    September 24, 2012

    @Ernst: Um den Kommentar von anmasijo noch zu ergänzen: Schau dir mal das hier an: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Oort_cloud_Sedna_orbit.svg
    Voyager hat, wenn ich mich jetzt nicht geirrt habe, den Rand des Kästchens unten links erreicht – die gravitative Reichweite der Sonne reicht jedoch noch einmal 1000mal (Wikipedia) weiter, bis zu der Oortschen Wolke, die bis zu einem Lichtjahr weg ist.
    Ich muss mir das immer wieder vor mich hin sagen – ein Lichtjahr.

  17. #17 volki
    September 27, 2012

    Juuhuuuu!!!!!!!!!!!!!

    Ludmila mit “Hinterm Mond gleich links” ist endlich wieder zurück!