In einer kosmisch historischen Ankündigung sagt die NASA, dass sich das am weitesten entfernte vom Menschen geschaffene Objekt - das Raumschiff Voyager 1 - im interstellaren Raum befindet, dem Raum zwischen den Sternen. Es hat tatsächlich den Übergang vor etwa einem Jahr gemacht.
"Wir haben es geschafft!" sagte ein lächelnder Dr. Ed Stone, Voyagers Projektwissenschaftler seit über 40 Jahren, heute bei einem Briefing. "Und wir haben es getan, während wir noch genug Strom hatten, um Daten aus dieser neuen Region des Weltraums zurückzusenden."
Zwar gibt es einige Argumente zur Semantik, ob sich Voyager 1 noch innerhalb oder außerhalb unseres Sonnensystems befindet (es ist nicht weiter entfernt als die Oort-Wolke - es wird weitere 300 Jahre dauern, bis die Oort-Wolke erreicht ist und das Raumschiff näher ist zu unserer Sonne als zu jedem anderen Stern) hat sich die Plasmaumgebung, durch die Voyager 1 jetzt reist, definitiv von dem, was von unserer Sonne kommt, zu dem Plasma verändert, das im Raum zwischen den Sternen vorhanden ist.
Kürzlich gab es auch eine Debatte darüber, ob sich die Voyager wirklich im oder außerhalb des Sonnensystems befindet - eine Debatte zwischen den neuesten verschiedenen wissenschaftlichen Arbeiten und ihren Autoren. (Dazu später mehr…)
Aber Stone sagt jetzt die Beweise klar: Voyager 1 hat den Übergang geschafft.
"Diese Schlussfolgerung ist mit dem Plasmawelleninstrument des Raumfahrzeugs möglich", sagte Stone. "Die 36-jährige Sonde segelt jetzt durch unbekannte Gewässer eines neuen kosmischen Meeres und hat uns auf die Reise mitgenommen."
Die 36-jährige 13-Milliarden-Meilen-Reise der Voyager 1 begann 1977.
Wissenschaftler glaubten, dass sich die Magnetfeldrichtung ändern würde, wenn das Raumschiff in den interstellaren Raum übergegangen wäre. Es stellte sich jedoch heraus, dass dies nicht der Fall war, und Wissenschaftler stellten fest, dass stattdessen die Eigenschaften des Plasmas untersucht werden mussten.
Die Heliosphäre der Sonne ist mit ionisiertem Plasma der Sonne gefüllt. Außerhalb dieser Blase stammt das Plasma aus den Explosionen anderer Sterne vor Millionen von Jahren. Der Hauptunterschied zwischen Tell und Schwanz besteht darin, dass das interstellare Plasma dichter ist.
Leider funktionierte das eigentliche Instrument, mit dem die Messungen am Plasma durchgeführt werden sollten, in den 1980er Jahren nicht mehr. Daher benötigten die Wissenschaftler eine andere Methode zur Messung der Plasmaumgebung des Raumfahrzeugs, um dessen Standort endgültig bestimmen zu können.
Stattdessen verwendeten sie das Plasmawelleninstrument, das sich auf den 10 Meter langen Antennen der Voyager 1 befindet, und ein unerwartetes „Geschenk“ der Sonne, einen massiven koronalen Massenauswurf.
Die Antennen haben an den Enden Radioempfänger - "wie die Hasenohren alter Fernsehgeräte", sagte Don Gurnett, der das Wissenschafts-Team für Plasmawellen an der Universität von Iowa leitete. Das CME brach im März 2012 aus der Sonne aus und erreichte schließlich 13 Monate später, im April 2013, den Standort von Voyager 1. Aufgrund des CME begann das Plasma um das Raumschiff herum wie eine Geigensaite zu vibrieren.
Die Tonhöhe der Schwingungen half den Wissenschaftlern, die Dichte des Plasmas zu bestimmen. Laut Stone bedeuteten die besonderen Schwingungen, dass das Raumschiff mehr als 40-mal dichter in Plasma gebadet war als in der äußeren Schicht der Heliosphäre.
"Jetzt, da wir neue Schlüsseldaten haben, glauben wir, dass dies der historische Sprung der Menschheit in den interstellaren Raum ist", sagte Stone. "Das Voyager-Team brauchte Zeit, um diese Beobachtungen zu analysieren und sie zu verstehen." Aber wir können jetzt die Frage beantworten, die wir uns alle gestellt haben: "Sind wir schon da?" Ja, das sind wir. "
Das Plasmawellen-Wissenschaftsteam überprüfte seine Daten und fand im Oktober und November 2012 einen früheren, schwächeren Satz von Schwingungen von anderen CMEs. Durch Extrapolation der gemessenen Plasmadichten aus beiden Ereignissen stellte das Team fest, dass Voyager 1 im August 2012 erstmals in den interstellaren Raum eintrat.
"Wir sind buchstäblich von unseren Sitzen gesprungen, als wir diese Schwingungen in unseren Daten sahen - sie zeigten uns, dass sich das Raumschiff in einer völlig neuen Region befand, vergleichbar mit den Erwartungen im interstellaren Raum und völlig anders als in der Sonnenblase", sagte Gurnett . "Wir waren eindeutig durch die Heliopause gegangen, die die lange angenommene Grenze zwischen dem Sonnenplasma und dem interstellaren Plasma darstellt."
Die neuen Plasmadaten deuteten auf einen Zeitrahmen hin, der mit abrupten, dauerhaften Änderungen der Dichte energetischer Partikel vereinbar ist, die erstmals am 25. August 2012 nachgewiesen wurden.
Zu dieser Zeit sagte Stone: „Wir befinden uns mit Sicherheit in einer neuen Region am Rande des Sonnensystems, in der sich die Dinge schnell ändern. Wir können jedoch noch nicht sagen, dass Voyager 1 den interstellaren Raum betreten hat. "Die Daten ändern sich auf eine Weise, die das Team nicht erwartet hatte." Aber Voyager hat uns immer mit neuen Entdeckungen überrascht. "
Nach einer weiteren Überprüfung akzeptiert das Voyager-Team nun im Allgemeinen das Datum August 2012 als Datum der interstellaren Ankunft. Die Veränderungen der geladenen Teilchen und des Plasmas waren das, was während einer Überquerung der Heliopause erwartet worden wäre. Dies bestätigt, dass endgültige wissenschaftliche Ergebnisse nicht immer schnell vorliegen.
"Die harte Arbeit des Teams, ein langlebiges Raumschiff zu bauen und die begrenzten Ressourcen des Voyager-Raumschiffs sorgfältig zu verwalten, zahlte sich in einer weiteren Premiere für die NASA und die Menschheit aus", sagte Suzanne Dodd, Voyager-Projektmanagerin im Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien Die wissenschaftlichen Instrumente für Felder und Partikel auf der Voyager werden bis mindestens 2020 weiterhin Daten zurücksenden. Wir können es kaum erwarten zu sehen, was uns die Voyager-Instrumente als nächstes über den Weltraum zeigen. “
Es gab einige Hin- und Herbewegungen darüber, ob sich Voyager 1 im Sonnensystem befand oder nicht. Wie gesagt, es wurde zuerst im August 2012 in Frage gestellt, mit mehr Spekulationen im Dezember 2012, dann im März 2013 ein Artikel von William Webber und F.B. McDonald behauptete, Voyager 1 habe das Sonnensystem im vergangenen Dezember verlassen, aber Stone bestand darauf, dass die Daten noch nicht positiv waren. Dann, vor ungefähr einem Monat, kam ein Artikel von Marc Swisdak von der University of Maryland heraus, in dem er sagte, Voyager 1 sei aus dem Sonnensystem ausgeschieden, aber zu diesem Zeitpunkt gaben Ed Stone und das Voyager-Team eine Erklärung ab, dass sie diese Entscheidung immer noch treffen.
Heute gab Gurnett bekannt, dass der Zeitpunkt, zu dem sich alle Wissenschaftler in einer „offiziellen“ Vereinbarung befanden, aufgrund des Zeitpunkts des Überprüfungsprozesses für wissenschaftliche Arbeiten falsch war. "Unsere Arbeit wurde einen Monat vor ihrer eingereicht. Sie haben gerade den Überprüfungszyklus vor unserer durchlaufen", sagte er. "Aber ihre war im Grunde eine theoretische Arbeit."
Voyager 1 und sein Zwilling Voyager 2 wurden 1977 im Abstand von 16 Tagen gestartet. Eine zufällige Planetenausrichtung, die nur alle 176 Jahre erfolgt, ermöglichte es den beiden Raumfahrzeugen, sich zusammenzuschließen, um alle äußeren Planeten in einem Zeitraum von 12 Jahren zu erreichen. Beide Raumschiffe flogen an Jupiter und Saturn vorbei. Voyager 2 flog auch an Uranus und Neptun vorbei. Voyager 2, das vor Voyager 1 gestartet wurde, ist das am längsten kontinuierlich betriebene Raumschiff. Es ist ungefähr 15 Milliarden Kilometer von unserer Sonne entfernt.
Voyager-Missionscontroller sprechen immer noch jeden Tag mit Voyager 1 und Voyager 2 oder empfangen Daten von Voyager 1, obwohl die ausgesendeten Signale derzeit mit etwa 23 Watt sehr schwach sind - die Leistung einer Kühlschrankglühbirne. Bis die Signale auf die Erde gelangen, sind sie ein Bruchteil eines Milliardstel Watt. Daten von den Instrumenten von Voyager 1 werden normalerweise mit 160 Bit pro Sekunde zur Erde übertragen und von 34- und 70-Meter-NASA-Deep-Space-Network-Stationen erfasst. Wenn Sie mit Lichtgeschwindigkeit reisen, benötigt ein Signal von Voyager 1 ungefähr 17 Stunden, um zur Erde zu gelangen. Nachdem die Daten an JPL übermittelt und von den Wissenschaftsteams verarbeitet wurden, werden die Voyager-Daten öffentlich zugänglich gemacht.
"Die Voyager ist mutig dahin gegangen, wo noch keine Sonde zuvor gewesen ist. Sie markiert eine der bedeutendsten technologischen Errungenschaften in den Annalen der Wissenschaftsgeschichte und fügt ein neues Kapitel in den menschlichen wissenschaftlichen Träumen und Bestrebungen hinzu", sagte John Grunsfeld, Associate Administrator der NASA für Wissenschaft in Washington. "Vielleicht werden einige zukünftige Weltraumforscher Voyager, unseren ersten interstellaren Gesandten, einholen und darüber nachdenken, wie dieses unerschrockene Raumschiff ihre Reise ermöglicht hat."
Wissenschaftler wissen nicht, wann Voyager 1 den ungestörten Teil des interstellaren Raums erreichen wird, in dem unsere Sonne keinen Einfluss hat. Sie sind sich auch nicht sicher, wann Voyager 2 in den interstellaren Raum gelangen soll, aber sie glauben, dass er nicht weit dahinter liegt.
„In gewisser Hinsicht ist dies nur der Anfang. Wir befinden uns jetzt in einer völlig fremden Umgebung und was Voyager wirklich unbekannt entdecken wird “, sagte Gary Zank vom Department of Space Sciences der Universität von Alabama, Huntsville, auf der heutigen Pressekonferenz.
Während Voyager 1 weitermachen wird, werden wir nicht immer in der Lage sein, mit ihm zu kommunizieren, wie wir es jetzt tun. Im Jahr 2025 werden alle Instrumente ausgeschaltet, und das Wissenschaftsteam wird das Raumschiff danach etwa 10 Jahre lang betreiben können, um nur technische Daten zu erhalten. Voyager 1 zielt auf das Sternbild Ophiuchus. Im Jahr 40.272 n. Chr. Wird die Voyager 1 innerhalb von 1,7 Lichtjahren von einem obskuren Stern im Sternbild Ursa Minor (der kleine Bär oder der kleine Wagen) namens AC + 79 3888 kommen. Er wird um den Stern schwingen und um die Mitte des Sterns kreisen Milchstraße, wahrscheinlich seit Millionen von Jahren.
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