Start der unbemannten Raumfahrt: Der „Sputnik“

Präsentation zum Thema: "Start der unbemannten Raumfahrt: Der „Sputnik“"—  Präsentation transkript:

1 Start der unbemannten Raumfahrt: Der „Sputnik“
Sputnik, russisch für „Weggefährte“, war der Name der ersten zehn sowjetischen Satelliten, die eine Erdumlaufbahn erreichten. Sputnik 1 war am 4. Oktober 1957 der erste künstliche Erdsatellit auf einer Umlaufbahn und gilt als Startschuss der sowjetischen Raumfahrt. Der zweite von Menschen gebaute Körper in einer Erdumlaufbahn war Sputnik 2, der am 3. November 1957 gestartet wurde und das erste Lebewesen in eine Erdumlaufbahn brachte, die Hündin Laika. Eine Rückkehr zur Erde war nicht vorgesehen und technisch auch noch gar nicht möglich. Diese Tatsache erregte vielfaches Mitleid – insbesondere als die ersten unscharfen Fernsehbilder gezeigt wurden – aber auch enormes Interesse. Vermutlich überlebte Laika den Start mit seinem Gemisch aus Lärm, Vibrationen und Beschleunigung nur einige Stunden, bis sie durch Stress und zu große Hitze (das schnell entwickelte Temperaturkontrollsystem arbeitete nicht zuverlässig) in der engen Kapsel starb.

2 Der Sputnikschock im Westen
Sputnikschock nennt man die politisch-gesellschaftliche Reaktion in den USA und Westeuropa auf den Start des ersten künstlichen Erdsatelliten Sputnik 1 durch die Sowjetunion. Sputnik machte im Zeichen des Kalten Krieges schlagartig deutlich, dass die Sowjetunion im Hinblick auf die weitere Entwicklung ihrer Raumfahrt technologisch den USA mindestens ebenbürtig war. Mit der Rakete R-7 – dem Trägersystem des Sputnik – war die Sowjetunion nunmehr in der Lage, das Territorium der USA mit nuklear bestückten Interkontinentalraketen zu erreichen. Der Sputnikschock löste eine Krise in der Selbstwahrnehmung der US-Amerikaner aus. Diese waren in ihrem Selbstverständnis Einwohner der technologisch fortschrittlichsten Nation der Erde. In der öffentlichen Wahrnehmung waren dabei die Demokratie und der Kapitalismus natürliche Wettbewerbsvorteile, die eine natürliche technologische Überlegenheit begründeten. Die Tatsache, dass nun die kommunistische, planwirtschaftlich organisierte Sowjetunion den USA im Weltraum einen Schritt voraus war, schockierte die US-Amerikaner zutiefst. Als Folge davon erlangten Forderungen nach einer grundlegenden Reform des Bildungssystems schnell eine breite Unterstützung in der Bevölkerung. Es galt, die Sowjetunion bei dem bald daraufhin ausgerufenen Wettlauf ins All zu schlagen. Der Sputnikschock führte daher zu einer umfassenden Reformierung des US-amerikanischen Bildungssystems. Besonders im naturwissenschaftlichen Bereich schien Nachholbedarf zu bestehen, da die Sowjetunion – laut Meldungen in US-amerikanischen Zeitschriften – die doppelte bis dreifache Anzahl an Ingenieuren ausbildete.

3 GPS- eine moderne Nutzung der unbemannten Raumfahrt
Global Positioning System (GPS; deutsch Globales Positionsbestimmungssystem), offiziell NAVSTAR GPS, ist ein globales Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung. Es wurde seit den 1970er-Jahren vom US-Verteidigungsministerium entwickelt und löste ab etwa 1985 das alte Satellitennavigationssystem NNSS (Transit) der US-Marine ab, ebenso die Vela-Satelliten zur Ortung von Kernwaffenexplosionen. GPS ist seit Mitte der 1990er-Jahre voll funktionsfähig und stellt seit der Abschaltung der künstlichen Signalverschlechterung am 2. Mai 2000 auch für zivile Zwecke eine Ortungsgenauigkeit in der Größenordnung von oft besser als 10 Metern sicher. Die Genauigkeit lässt sich durch Differenzmethoden (Differential-GPS/DGPS) in der Umgebung eines Referenzempfängers auf Werte im Zentimeterbereich oder besser steigern. Mit den satellitengestützten Verbesserungssystemen (SBAS), die Korrekturdaten über geostationäre, in den Polargebieten nicht zu empfangende Satelliten verbreiten und ebenfalls zur Klasse der DGPS Systeme gehören, werden kontinentweit Genauigkeiten von einem Meter erreicht. GPS hat sich als das weltweit wichtigste Ortungsverfahren etabliert und wird in Navigationssystemen weitverbreitet genutzt. Die offizielle Bezeichnung ist „Navigational Satellite Timing and Ranging – Global Positioning System“ (NAVSTAR GPS). NAVSTAR wird manchmal auch als Abkürzung für „Navigation System using Timing and Ranging“ genutzt. GPS wurde am 17. Juli 1995 offiziell in Betrieb genommen.

4 Weltraummission Pioneer 10 und 11
Pioneer 10 ist die erste von Menschen gebaute Raumsonde, die den Planeten Jupiter und anschließend den äußeren Bereich unseres Sonnensystems erreichte. Sie wurde am 3. März 1972 von Cape Canaveral mit einer Atlas-Centaur-Rakete gestartet. Die Sonde hat zahlreiche wissenschaftliche Erkenntnisse über den Planeten Jupiter, den Asteroidengürtel aber auch in den Regionen weit außen unseres Sonnensystems erbracht. Die Sonde erwies sich als äußerst robust und sendete bis zum Januar 2003 Daten zur Erde. Mit einer Missionsdauer von knapp 31 Jahren übertraf sie ihre geplante Lebensdauer von 21 Monaten um mehr als das Sechzehnfache. Pioneer 11 startete am 6. April Der Vorbeiflug an Jupiter fand am 3. Dezember 1974 in km Abstand zur Oberfläche statt. Dabei gewann die Sonde rund 500 Bilder und zahlreiche Daten. Der Vorbeiflug an Saturn fand am 1. September 1979 in km Abstand statt. Dabei wurden rd. 400 Bilder gemacht. Die Sonde entdeckte Details der Saturnringe und einen neuen Saturnmond. Pioneer 11 war die erste Sonde, die den Planeten Saturn passierte. Am 23. Februar 1990 passierte Pioneer 11 als viertes irdisches Raumfahrzeug nach Pioneer 10, Voyager 1 und Voyager 2 die Neptunbahn. Wegen Treibstoffmangels wurde die Mission zum 30. September 1995 eingestellt. Die NASA erhielt am 24. November 1995 letzte Daten von Pioneer 11.

5 Was würde man … … einer unbemannten Raumsonde für Informationen mitgeben, damit sich eventuell vorhandene intelligente Finder der Sonde ein Bild von uns machen können. … Gibt es ein Pro und ein Contra?

6 Pioneer-Plakette (1) Die Pioneer-Plaketten sind zwei goldene Platten, die an Bord der beiden interstellaren Raumsonden Pioneer 10 und Pioneer 11 angebracht sind. Die Plaketten wurden 1972 in der Hoffnung hergestellt, etwaige intelligente, außerirdische Lebensformen könnten dadurch von der Menschheit und ihrer Position im Universum erfahren, auch wenn die Wahrscheinlichkeit dafür äußerst gering ist. Die Platten bestehen aus Aluminium und sind mit Gold beschichtet. Sie sind 229 mm × 152 mm groß und 1,27 mm dick.

7 Pioneer-Plakette (2) Die auffälligste Abbildung auf der Plakette sind ein Mann und eine Frau. Als die schematischen Zeichnungen damals veröffentlicht wurden, entbrannte in den USA eine hitzige Diskussion darüber, ob man die menschlichen Geschlechtsteile so unverhüllt darstellen dürfe oder nicht. Einige Wissenschaftler gaben weiterhin zu bedenken, dass die zum Gruß aufgerichtete Hand des Mannes von Außerirdischen irrtümlich als eine aggressive Geste missverstanden werden könnte. Im Hintergrund ist im gleichen Maßstab die Silhouette der Pioneer-Sonde zu sehen. Links daneben ist die Position der Sonne in Relation zu 14 Pulsaren und zum Zentrum der Milchstraße kodiert. Unten befindet sich eine Darstellung unseres Sonnensystems mit den acht Planeten sowie dem Zwergplaneten Pluto (der zum damaligen Zeitpunkt noch Planetenstatus hatte) und die Reiseroute der Raumsonde darin. Links oben findet sich die Darstellung eines Hyperfeinstrukturüberganges des Wasserstoffatomes. Die Zeichnung mittig links stellt die Position der Sonne im Vergleich zum Zentrum der Galaxie (Milchstraße) und zu 14 Pulsaren dar. 15 Linien gehen dazu vom selben Ursprung aus, wobei 14 Linien eine zugehörige Binärzahl haben. Diese Zahlen geben jeweils die Rotationsdauer des Pulsaren an (Frequenz, mit der er Strahlung aussendet). Da die Pulsare im Laufe der Zeit ihre Frequenz verändern (diese nimmt ab), kann man über die Daten den Start der Sonde berechnen. Die Länge der Linie gibt jeweils die relative Entfernung zwischen Sonne und Pulsar an. Ein Skalenstrich am Ende jeder Linie gibt die Z-Koordinate für das Galaktische Koordinatensystem an. Sofern die Plakette gefunden wird, sind möglicherweise vom Fundort im All aus nicht alle Pulsare sichtbar. Deshalb wurden so viele Informationen wie möglich angegeben, auch wenn die Informationen großteils redundant sind. Dies ermöglicht die Bestimmung unserer Sonne mittels Triangulation, selbst wenn nur wenige Pulsare sichtbar sein sollten.

8 Wollen uns „die Anderen“ überhaupt?
… Und es waren DOCH welche hier!

9 Wollen uns „die Anderen“ überhaupt?

10 Wollen uns „die Anderen“ überhaupt?

11 Voyager 1 und 2 Voyager 1 und 2 sind mehrere Meter große und ca. 800 kg schwere Raumsonden. Sie bestehen im Wesentlichen aus einer zentralen, ringförmigen Aluminium-Zelle (Durchmesser ca. 1,80 m), die im Querschnitt zehneckig ist und einen Großteil der Elektronik beherbergt, einer Parabolantenne (Durchmesser ca. 3,6 m) und einem 2,5 m langen Ausleger, der den Großteil der wissenschaftlichen Instrumente trägt. Die Energie wird von drei Radionuklidbatterien erzeugt.

12 Recherche Informiere Dich über die Mission der Sonden Voyager 1 und 2! Berichte über die Erfolge und die technischen Probleme, die es zu überwinden galt!

13 Voyager 1 und 2 Voyager 1 ist eine Raumsonde der NASA zur Erforschung des äußeren Planetensystems und des interstellaren Raums im Rahmen des Voyager-Programms. Sie wurde am 5. September 1977 in Cape Canaveral gestartet. Ihre identisch aufgebaute Schwestersonde Voyager 2 war bereits 16 Tage früher auf einer anderen Flugbahn gestartet. Voyager 1 flog zunächst die Planeten Jupiter und Saturn an und trat ungefähr im August 2012 als erstes von Menschen erzeugtes Objekt in den interstellaren Raum ein. Die Mission der Voyager 1 gilt als einer der größten Erfolge der NASA und der Raumfahrt allgemein, da die Sonde ihre geplante Lebenserwartung bereits weit übertroffen hat und noch heute regelmäßig Daten zur Erde sendet. Außerdem ist sie das am weitesten von der Erde entfernte von Menschen gebaute Objekt überhaupt und wird diesen Status auf absehbare Zeit auch behalten. Die Entfernung von Voyager 1 zur Sonne beträgt (Stand: 6. Juli 2014) etwa 128,32 Astronomische Einheiten, ca. 19,20 Milliarden Kilometer, eine Entfernung, für die Licht ca. 17 Stunden und 41 Minuten benötigt. Jährlich nimmt sie um rund 3,6 AE (ca. 540 Mio. km) zu, dies entspricht einer Geschwindigkeit von etwa km/h. Von der Erde aus betrachtet befindet sich Voyager 1 im Sternbild Schlangenträger. Voyager 2 wurde am 20. August 1977 in Cape Canaveral gestartet. 16 Tage später startete auch ihre Schwestersonde Voyager 1, mit einer leicht unterschiedlichen Flugbahn. Da Voyager 1 eine etwas höhere Startgeschwindigkeit aufwies (15,0 km/s gegenüber 14,5 km/s), wurde Voyager 2 am 15. Dezember in einer Entfernung von 1,75 AE von ihrer Schwestersonde überholt. Seit der Neptunpassage befindet sich Voyager 2 wie ihre Schwestersonde Voyager 1 auf dem Weg in die äußeren Bereiche des Sonnensystems und darüber hinaus. Ziel der „Voyager Interstellar Mission“ (VIM) ist die Erforschung der Randbereiche des Sonnensystems und des umgebenden interstellaren Raumes. Dabei bewegt sich Voyager 2 mit einer Geschwindigkeit von 3,3 astronomischen Einheiten pro Jahr auf einer Bahn 48° (südlich) zur Ekliptik. Im August 2007 durchquerte die Raumsonde drei Jahre nach Voyager 1 den Termination Shock und trat in den äußeren Bereich der Heliosphäre ein, in dem sich Sonnenwind und interstellares Medium mischen.

14 Voyager Golden Record Die Voyager Golden Records sind Datenplatten mit Bild- und Audio-Informationen, die an Bord der beiden 1977 gestarteten interstellaren Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 angebracht sind. Die Datenplatten wurden als Botschaften an Außerirdische in der Hoffnung hergestellt, etwaige intelligente, außerirdische Lebensformen könnten dadurch von der Menschheit und ihrer Position im Universum erfahren, auch wenn die Wahrscheinlichkeit dafür äußerst gering ist und die Menschheit dann vielleicht nicht mehr existiert. Mit einer geschätzten Lebensdauer von 500 Millionen Jahren sollen die Platten aber zumindest Zeugnis darüber ablegen, dass es Menschen gegeben hat. Auf ihrer Hülle (Golden Record Cover) befindet sich eine Erklärung, wie man die Datenplatte abspielen bzw. dekodieren kann. Die dazu nötigen Zeitangaben sind binär angegeben und beziehen sich auf die charakteristische Schwingfrequenz des Wasserstoffatoms, das ebenfalls dargestellt ist. Jede der zwei Platten befindet sich zusammen mit einer Kassette und einer Nadel in einer Schutzhülle aus Aluminium. Anleitungen (in symbolischer Sprache) erklären den Abflugort der Sonden und geben Anweisungen, wie man die Platte abspielen kann (die Platte soll mit 16-2/3 Umdrehungen pro Minute abgespielt werden). Zusätzlich ist, wie auch schon bei den Pioneer-Plaketten, die Position der Sonne in Relation zu 14 Pulsaren angegeben. Die Datenplatte ist eine 30 Zentimeter große, vergoldete Scheibe aus Kupfer. Der Anfang der Datenspur enthält 115 analog gespeicherte Bilder. Der Rest besteht aus Audiodaten. Dazu gehören gesprochene Grüße in 55 verschiedenen Sprachen (deutscher Text: „Herzliche Grüße an alle“) sowie verschiedene Geräusche wie Wind, Donner und Tiergeräusche. Darauf folgen 90 Minuten ausgewählter Musik, neben ethnischer Musik auch bekannte Titel von Bach, Beethoven, Mozart, Chuck Berry, Louis Armstrong und anderen. Zusätzlich zu den Grüßen in verschiedenen Sprachen befindet sich neben einer Audiobotschaft des UN-Generalsekretärs Kurt Waldheim auch noch eine geschriebene Nachricht von US-Präsident Jimmy Carter.

15 Position in vergangenen Jahren

16 Heutige Positionen

17 