#60 Jahre wissenschaftliche Forschung im Weltraum – Das Universum nebenan

Künstlerische Darstellung von Explorer 1 (Quelle: NASA)

In den Morgenstunden des 1. Februars 1958 – nach mitteleuropäischer Zeitrechnung, in Nordamerika schrieb man noch den 31. Januar – brachten amerikanische Ingenieure und Wissenschaftler den ersten Satelliten mit Messinstrumenten in eine erdnahe Umlaufbahn. Damit begann die wissenschaftliche Erforschung des Weltraums und unseres Heimatplaneten mit künstlichen Satelliten.

Ich habe damals als achtjähriger Junge davon noch nicht viel davon mitbekommen, aber kann mich noch an die allgemeine Aufregung erinnern, weil die „Russen“ wenige Monate vorher, am 4. Oktober 1957, ihren Sputnik 1 in eine Umlaufbahn brachten. Zumindest für uns im Westen war „Amerika“, eigentlich die Vereinigten Staaten von Amerika, das fortschrittlichste Land auf der Welt, sowohl wirtschaftlich als auch wissenschaftlich. Für die meisten von uns waren die USA das Maß aller Dinge. Rückblickend sind manche Reaktionen auf den Start des ersten künstlichen Erdsatelliten schlicht als hysterisch zu bezeichnen. Aber die Welt befand sich im kalten Krieg. Selbstverständlich waren wir die Guten, die anderen die Bösen.

Mich hatte Sputnik 1 dagegen fasziniert, weil ich mich schon damals für den Weltraum interessierte und endlich der erste Schritt zu dessen Eroberung getan war. Mit Politik hatte ich noch nichts am Hut. Die ganze Aufregung der Erwachsen verstand ich auch nicht. Es war mir auch egal, dass Sputnik 1 keine wissenschaftlichen Aufgaben erfüllte. Immerhin konnte ich auf unserem ziemlich alten Radio, das den gesamten Kurzwellenbereich empfing, das Piepsen des Satelliten hören, wenn er über uns hinwegflog.

Trotz meiner Begeisterung über Sputnik 1 und dem Interesse an der Raumfahrt, nahm ich von dem amerikanischen Erfolg mit ihrem ersten Satelliten kaum Notiz. Vermutlich lag das schlicht daran, dass die ersten Versuche der Amerikaner nach Sputnik ebenfalls ihren ersten Satelliten hochzubringen, kläglich scheiterten. Außerdem brachten die sowjetischen Forscher es einen Monat nach ihrem Ersterfolg fertig, das erste Lebewesen in eine Erdumlaufbahn zu bringen, die Hündin Laika. Das war damals eine echte Sensation. Dazu gab es tatsächlich erste Fernsehbilder aus dem Weltraum!

Erst ab 1961 begann ich alle erreichbaren Zeitungsmeldung über die Fortschritte der Weltraumfahrt zu sammeln. Den Ordner, den ich damals anlegte, habe ich heute noch. Gelegentlich blättere ich noch darin, wenn ich Informationen zu einer alten Mission suche. Damals wurde über jeden noch so unbedeutenden Start berichtet. Wir befanden uns ja im kalten Krieg zwischen den Sowjets und den Amerikanern.

Aber das soll heute nicht das Thema sein. Vielmehr möchte ich etwas darüber erzählen, wie die wissenschaftliche Erforschung des Weltraums ihren Anfang nahm. Auch will ich nicht weiter über die Teflonpfanne sinnieren. Teflon ist kein Produkt des Rennens um die Eroberung des Weltraums, sondern das Ergebnis eines missglückten chemischen Experiments, das schon viel früher – im Jahr 1938 – gemacht wurde.

Aller Anfang ist schwer

In den 1950er Jahren gab es schon Raketen, aber diese wurden nur für militärische Zwecke oder zur Erforschung der Atmosphäre gebaut. Keine war stark genug, um eine Nutzlast in eine Erdumlaufbahn zu bringen. Außerdem waren die damaligen Raketen nicht wirklich zuverlässig. Pläne und Überlegungen, wissenschaftliche Untersuchungen in einer Erdumlaufbahn durchzuführen, gab es, aber sie wurden nicht besonders gefördert.

Trotzdem hatte schon 1955 der damalige Präsident der Vereinigten Staaten von Amerika, Dwight D. Eisenhower (1890 – 1969), den Start eines Forschungssatelliten im Rahmen des 1. Internationalen Geophysikalischen Jahres 1957/58 angekündigt. Den Auftrag dafür erhielt die amerikanische Marine. Das Projekt mit dem Namen Vanguard (deutsch: Vorreiter) sollte aus politischen Gründen nur zivile und wissenschaftliche Ziele haben. Jedoch waren die technischen Probleme größer als erwartet. Der erste Start im Dezember 1957 schlug fehl, ebenso der zweite.

Die Zeit drängte, wollte man doch beweisen, dass Amerika mit den Sowjets im Weltraum gleichziehen und sie sogar überholen kann. Der aus Deutschland stammende Raketeningenieur Wernher von Braun legte daraufhin einen Plan vor, eine vorhandene dreistufige Mittelstreckenrakete vom Typ Jupiter-C der amerikanischen Armee abzuändern und mit einer vierten Stufe zu versehen. Von Braun durfte die neue Rakete, Juno I, bauen und Explorer 1 wurde als wissenschaftliche Nutzlast hinzugefügt. Für die Planung und den Bau des Satelliten war das Jet Propulsion Laboratory in Pasadena zuständig.

Klein und erfolgreich

Explorer 1 war ein relativ kleiner, bleistiftförmiger Satellit. Mit einem Gewicht von knapp 14 Kilogramm, einer Länge von 205 cm und 16 cm Durchmesser konnte er noch von einer einzelnen Person getragen werden.

JPL Direktor William Pickering, James Van Allen und Wernher von Braun (von links) halten ein Modell von Explorer 1 während der Pressekonferenz nach dem Start (Quelle: NASA/JPL-Caltech)

Neben zwei Sendern für die Kommunikation mit der Erde, Thermometern zum Messen der Innen- und Außentemperatur, einem Mikrofon zum Registrieren von Meteoriteneinschlägen, enthielt der Satellit einen Geigerzähler zur Messung der kosmischen Strahlung, der von dem Astrophysiker James Van Allen entwickelt worden war.

Auf Anhieb gelang damit die erste große wissenschaftliche Entdeckung, die nicht auf dem Erdboden gemacht wurde. Die Messdaten ließen auf einen Strahlungsgürtel um die Erde schließen. Die Missionen von Explorer 3 zeigte, dass unser Planet tatsächlich von zwei Strahlungsgürteln umgeben ist, die wegen der darin herrschenden Strahlung gefährlich für die bemannte Raumfahrt sind. Später wurden sie nach dem Erbauer des Detektors Van-Allen-Gürtel benannt.

Es ist schon bemerkenswert, wie Van Allen und sein Team dem Strahlungsgürtel auf die Spur kamen. Während die Rakete immer höher stieg, registrierte der Geigerzähler wie erwartet immer mehr Teilchen. Doch periodisch fiel die gemessene Rate auf null herab. Anstatt aber anzunehmen, dass der Satellit durch Regionen flog, die frei von der kosmischen Strahlung sind, erkannten die Forscher, dass das Instrument versagte, weil es durch die Menge der Teilchen überfordert wurde.

Rund vier Monate, bis zum 23. Mai 1958, sendete Explorer 1 Daten, bevor seine Batterien zu schwach wurden. Am 31. März 1970 verglühte der Satellit in der Erdatmosphäre.

Noch kein Ende

Trotz einiger Fehlschläge war und ist das Explorer-Programm immer noch sehr erfolgreich. Explorer 1 bis 5 starteten innerhalb von sechs Monaten, wobei aber Explorer 2 und 5 ihre Umlaufbahn nicht erreichten.

Explorer 10, inzwischen wurde das Programm von der 1958 gegründeten NASA betrieben, entdeckte, dass die Erde auf ihrer Nachtseite einen magnetischen Schweif besitzt. Bis dahin nahm man an, dass das irdische Magnetfeld mehr oder minder kugelförmig sei.

Explorer 11 erforschte Gammablitze im Weltall und legte damit den Grundstein für die Erforschung physikalische Phänomene, bei denen extreme Energien im Spiel sind.

Einige Jahre später gestartete Explorer bekamen eigene Namen, wie Swift Gamma Ray Explorer (Swift) und Cosmic Background Explorer (COBE).

Inzwischen wurden 92 Satelliten dieser Reihe erfolgreich gestartet und weitere sind in Planung.

Neben dem Explorer-Programm erforschen seit 60 Jahren andere Satelliten die Erde, das Sonnensystem und den Weltraum. Darunter sind zwei Veteranen, Voyager 1 und 2, die seit 40 Jahren unterwegs sind. Voyager 1 ist die erste von Menschen gebaute Sonde, der den interstellaren Raum, den Bereich zwischen den Sternen, erreicht hat. Sie ist inzwischen mehr als 21 Milliarden Kilometer entfernt. Aus dieser Entfernung benötigen ihre Signale mehr als 19,5 Stunden bis zur Erde.

Satelliten haben unsere Kenntnisse über den Heimatplaneten, das Sonnensystem und die Phänomene im All seit dem Start von Explorer 1 in einem Maße erweitert, das sich damals vor sechs Jahrzehnten kaum jemand vorstellen konnte, und neue Entdeckungen sind zu erwarten.

Ach ja, ich finde die Erforschung des Weltraums und Raumfahrt immer noch ungemein spannend.

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