Sternengeschichten   /     Sternengeschichten Folge 603: Genesis und der Sternenstaub

Description

Wenn eine Raumsonde ungebremst auf die Erde knallt statt sanft zu landen, dann ist das eher doof. Warum die Mission von "Genesis" trotzdem ein Erfolg bei der Erforschung unseres Ursprungs war, erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten. Wer den Podcast finanziell unterst√ľtzen m√∂chte, kann das hier tun: Mit PayPal (https://www.paypal.me/florianfreistetter), Patreon (https://www.patreon.com/sternengeschichten) oder Steady (https://steadyhq.com/sternengeschichten)

Subtitle
Erfolgreicher Fehlschlag mit gewaltigem Einschlag
Duration
614
Publishing date
2024-06-14 05:00
Link
https://sternengeschichten.podigee.io/603-sternengeschichten-folge-603-genesis-und-der-sternenstaub
Contributors
  Florian Freistetter
author  
Enclosures
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Shownotes

Erfolgreicher Fehlschlag mit gewaltigem Einschlag

Sternengeschichten Folge 603: Genesis und der Sternenstaub

Die Geschichte von Genesis beginnt am 8. August 2001. Und in Wahrheit beginnt sie nat√ľrlich schon viel fr√ľher. Nicht weil mit "Genesis" das erste Buch der Bibel gemeint ist, das tats√§chlich mit der Sch√∂pfung der Welt beginnt, sondern weil ich heute von der Raumsonde "Genesis" erz√§hlen m√∂chte, die zwar am 8. August 2001 vom Cape Canaveral mit einer Delta-II-Rakete ins All geflogen ist, aber nat√ľrlich nicht an diesem Zeitpunkt begonnen hat zu existieren.

Genesis ist Teil des Discovery-Programms der NASA. Das wurde 1990 gestartet, um, wie es der damalige NASA-Chef Daniel Goldin gesagt hat, "schnellere, bessere und billigere" Missionen zur Erforschung des Sonnensystems zu realisieren. "Genesis" war die f√ľnfte Mission des Discovery-Programms und ihr Ziel war die Erforschung des Sonnenwindes. Ich habe in den Sternengeschichten schon oft davon erz√§hlt, dass die Sonne ja nicht nur Licht oder besser gesagt, elektromagnetische Strahlung ins All sendet, sondern auch einen stetigen Strom aus geladenen Teilchen. Und das sind gar nicht mal so wenig Teilchen: Die Sonne verliert durch diesen Sonnenwind circa eine Million Tonnen ihrer Masse und das in jeder Sekunde. In den √§u√üersten Schichten der Sonnenatmosph√§re, der Korona, √ľber die ich in Folge 134 ausf√ľhrlich gesprochen habe, sind die Temperaturen enorm hoch und die Teilchen bewegen sich entsprechend schnell. Ein paar davon sind so schnell, dass sie die Anziehungskraft der Sonne √ľberwinden k√∂nnen und sie sind es, die den Sonnenwind bilden. Da die Sonne im Wesentlichen aus Wasserstoff und Helium besteht, muss auch der Sonnenwind aus Wasserstoff und Helium bestehen. Der Wasserstoff ist aber ionisiert, das hei√üt das Elektron, das die H√ľlle eines Wasserstoffatoms bildet ist von dem Proton, das den Wasserstoffatomkern darstellt, getrennt. Und auch das Helium ist in Elektronen und Heliumatomkerne (die auch Alpha-Teilchen genannt werden) aufgespalten.

Der Sonnenwind besteht also aus Elektronen, aus Protonen und aus Alpha-Teilchen. Und wenn das schon alles wäre, dann wäre die Sache nicht wahnsinnig interessiert. Aber die Sonne besteht eben nicht nur aus Wasserstoff und Helium. Sie enthält auch andere chemische Elemente, in sehr geringen Mengen zwar, aber auch sie tragen einen kleinen Teil zum Sonnenwind bei. Und das wollen wir dann schon ein bisschen genauer wissen. Wenn wir die Zusammensetzung des Sonnenwinds messen, dann verstehen wir auch besser, was im Inneren der Sonne passiert; wie sie entstanden ist, wie sie sich entwickelt, was da alles tief unter ihrer Oberfläche abläuft, und so weiter. Nur: Wie misst man den Sonnenwind?

Es handelt sich ja um elektrisch geladene Teilchen und die werden vom Magnetfeld der Erde und auch von ihrer Atmosph√§re abgehalten. Das ist gut so, weil das f√ľr uns unter Umst√§nden ein wenig unangenehm werden k√∂nnte, wenn wir einem st√§ndigen Bombardement dieser kosmischen Strahlung ausgesetzt w√§ren. Aber es ist ein wenig doof f√ľr die Astronomie. Wenn wir den Sonnenwind direkt messen wollen, m√ľssen wir ins Weltall. Und da sind wir ja auch hin. Diverse Raumsonde haben immer wieder den Sonnenwind erforscht; die Apollo-Missionen haben auf der Oberfl√§che des Mondes entsprechende Experimente aufgebaut. Aber im Weltall sind unsere Forschungsm√∂glichkeiten zwangsl√§ufig immer eingeschr√§nkt. Deswegen hat man sich gedacht: Wir holen uns einfach ein bisschen Sonnenwind auf die Erde, damit wir das dort in unseren Labors so ausf√ľhrlich wie m√∂glich erforschen k√∂nnen.

Genau das war das Ziel der Genesis-Mission. Die Raumsonde hatte zuerst einmal die √ľblichen Instrumente an Bord, mit denen man Sonnenwind erforschen kann. Es gab Detektoren, die die Geschwindigkeit, Dichte, Temperatur und Energie der Sonnenwindpartikel messen konnten. Es gab aber nicht nur Detektoren sondern auch Kollektoren. In ihnen sollte der Sonnenwind nicht nur gemessen werden, sondern gesammelt. Teilchen des Sonnenwinds konnten auf die Kollektoren auftreffen und dort dann - vereinfacht gesagt - stecken bleiben. In einer speziellen Kapsel sollten sie zur√ľck zur Erde gebracht und dort dann wieder rausgeholt und erforscht werden.

So etwas ist nat√ľrlich nicht leicht zu bauen; die Kollektoren m√ľssen extrem rein sein, damit man auch nur das findet, was man finden will und nichts, was man schon von der Erde mitgebracht hat. Aber so etwas konnte man bauen und so etwas hat man gebaut. Und am 8. August 2001 ins All geschickt. Genesis musste aber noch knapp 3 Monate lang fliegen, bis sie an ihrem Bestimmungsort angekommen war: Dem Lagrange-Punkt L1. Das ist ein Punkt auf der Verbindungslinie zwischen Erde und Sonne; vereinfacht gesagt der Punkt, an dem sich die Kr√§fte die von Sonne und Erde wirken gerade gegenseitig aufheben. Diesen Punkt begann Genesis am 16. November 2001 zu umkreisen. Am 3. Dezember √∂ffnete die Sonde ihre Kollektoren und hat angefangen, Teilchen des Sonnenwinds zu sammeln. Das hat bis zum 1. April 2004 gedauert. In den Kollektoren waren jetzt - hoffentlich! - jede Menge Partikel des Sonnenwinds. Aber sie musste ja noch zur√ľck zur Erde‚Ķ

Das war am 8. September 2004 geplant. Das hat auch am 8. September 2004 stattgefunden. Aber leider nicht so, wie es geplant gewesen w√§re. Der Sammelbeh√§lter mit den Proben wurde so auf den Weg gebracht, dass er √ľber der W√ľste bei Salt Lake City runter kommt. Dabei wollte man besonders sorgf√§ltig sein. Eine simple Landung mit Fallschirm w√§re vielleicht immer noch zu heftig gewesen. Deswegen sah der Plan so aus: 33 Kilometer √ľber dem Boden sollte ein Bremsschirm entfaltet werden um die Kapsel abzubremsen. Wenn sie dann nur noch 6,7 Kilometer vom Boden entfernt ist, w√ľrde man einen gro√üen Fallschirm einsetzen, um sie noch langsamer zu machen und ihre Flugbahn zu stabilisieren. Und dann w√ľrde man einen Helikopter schicken, der die Kapsel mit einem langen Haken einf√§ngt, noch bevor sie den Boden ber√ľhren kann.

Ein guter Plan. Das Problem: Die Fallschirme wurden nicht ausgel√∂st. Die Sonde raste, nur gebremst durch den Luftwiderstand, auf den W√ľstenboden zu, wo sie mit einer Geschwindigkeit von circa 310 Kilometer pro Stunde definitiv eingeschlagen und nicht gelandet ist. Sieht man sich Bilder der halb im Boden eingegrabenen Kapsel an, kann man die Wucht nachvollziehen. Die Kapsel ist dabei auch aufgebrochen und auch Teile der Probenbeh√§lter sind besch√§digt worden.

Definitiv nicht das, was man sich erhofft hatte. Und noch dazu verursacht durch einen sehr vermeidbaren Fehler. Der Beschleunigsmesser, der den Fallschirm ausl√∂sen sollte, war verkehrt herum eingebaut worden‚Ķ Und ein Fun Fact am Rande: Das ber√ľhmte "Murphys Law", das besagt "Alles, was schief gehen kann, wird auch schiefgehen", geht auf den Ingenieur Edward Murphy zur√ľck, der es 1949 aufgestellt hatte, als man bei einem Test der US Air Force s√§mtliche - jawoll! - Beschleunigungsmesser falsch herum eingebaut hatte.

Aber so schlimm die zertr√ľmmerte Sonde am W√ľstenboden von Utah auch ausgesehen hat: Es war nicht alles verloren. Ein paar der Kollektoren war √ľberraschenderweise ganz geblieben. Und konnten in den Labors untersucht werden. Es war nur eine sehr geringe Menge an Sonnenwindpartikeln gesammelt worden, nur drei bis vier Mikrogramm. Aber die haben uns einiges verraten. Wir haben zum Beispiel Neon und Argon gefunden, in ziemlich der gleichen Menge wie wir sie auch in Proben aus Mondgestein nachgewiesen haben. Die Steine vom Mond waren 100 Millionen Jahre alt und das hei√üt: Zumindest in den letzten 100 Millionen Jahren hat sich die Zusammensetzung des Sonnenwinds kaum ge√§ndert.

Ein besonderes Ziel war es von Anfang an, im Sonnenwind auch Sauerstoff-Atomkerne nachweisen zu k√∂nnen. Sauerstoff haben wir n√§mlich auch im Gestein der Erde, des Mondes, des Mars und in Meteoriten gefunden. Im Sonnenwind war aber mehr Sauerstoff als bei Erde, Mond, Mars und Meteoriten. Das ist √ľberraschend, denn die Sonne und die anderen Himmelsk√∂rper sind ja aus der selben Wolke an kosmischen Gas und Staub entstanden. Zuerst die Sonne, die dann von einer Scheibe aus Material umgeben war, aus der sich die Planeten gebildet haben. Aber die relativen Mengen der Elemente sollten trotzdem gleich sein. Dass es nicht so ist bedeutet, dass zwischen der Entstehung der Sonne und der der Planeten irgendwas passiert ist, was dazu gef√ľhrt hat, dass sich die Menge an Sauerstoff verringert hat.

Auch wenn Genesis nicht so gelaufen ist, wie es geplant war: Am Ende haben wir trotzdem noch etwas gelernt, was wir vorher nicht gewusst haben. Und darauf kommt es an. Trotz der alles anderen als sanften Landung hat Genesis am Ende so gut wie alle vorab gesetzten wissenschaftlichen Ziele erf√ľllt.