Sterne, Galaxien und die Raumfahrt
Ein beeindruckender Mensch und Wissenschaftler ist gestorben: Stehpen Hawking.
Es wurden an diesem Tag schon viele schlaue und weniger schlaue Worte über Stephen Hawking gesagt und geschrieben.
Am 14. März 2018 ist dieser beeindruckende Mensch und Wissenschaftler gestorben — ausgerechtet am Pi-Tag und dem Geburtstag Albert Einsteins. Er war eine Inspiration für viele Menschen, auch für mich.
Danke Stephen Hawking, ich werde neugierig bleiben. Versprochen.
Sich mit Google Maps Space durch das Sonnensystem zu klicken und Planeten und Monde entdecken, macht Spaß.
Weißen Flecken auf der Oberfläche der Erde gibt es bei Google Maps kaum noch. Und jetzt sind auch etliche Löcher im Sonnensystem gestopft wurde.
Schon seit vielen Jahren kann man in Google Maps den Erdmond und unseren Nachbarplaneten Mars erkunden. Nun wurde das Weltraum-Programm mit Google Maps Space ordentlich erweitert. Die restlichen Gesteinsplaneten Merkur und Venus sind nun dabei, der größte Asteroid Ceres und der Ex- und nun Kleinplanet Pluto auch. Mit Io, Europa und Ganymed kann man die Karten von drei der vier galileischen Monde des Jupiter mit der Maus rotieren. Die Saturnmonde Mimas, Enceladus, Dione, Rhea, Titan und Iapetus sind in all ihrer von der Cassini-Sonde fotografierten Pracht mit der Maus zu zoomen und zu klicken.
Ein Auflösungswunder darf man nun nicht erwarten. Sind beim irdischen Google Maps selbst Autos oder noch kleinere Strukturen zu erkennen, sind die von den Raumsonden geschossenen Fotos doch deutlich gröber. Im Google-Blog wird der Astronomie-Künstler Björn Jónsson (möglicherweise diese) erwähnt, der wohl verantwortlich dafür war, die einzelnen Fotos der Himmelskörper zusammenzusetzen, Übergänge zu schaffen und leere Flecken kreativ und sinnvoll auszufüllen.
Ein paar Fehler haben die Karten am Anfang — und eventuell auch jetzt noch. Doch ein paar wurden schon behoben.
Anybody know who I should talk to at @Google to let them know that several of the icy moon maps have names & image offset by 180 degrees?
— Emily Lakdawalla (@elakdawalla) October 16, 2017
Es macht schon Spaß und hat eine gewisse Faszination, sich selbst mit der Maus durch das Sonnensystem zu klicken. Wobei es sehr beim Klicken bleibt, die Informationen, die man über die Himmelskörper erhält, sind noch recht dürftig. Aber Google Maps Space ist gerade erst gestartet, da ist noch viel Luft nach oben. Naja, Luft vielleicht nicht so viel, aber zumindest viel Raum.
Wie lang ein Jahr oder ein Tag dauert, ist auf jedem Planeten unterschiedlich. Kann man auf der Venus zwei Silvester an einem Tag feiern? Ja und Nein!
Hier auf der Erde feiern wir am Ende des Jahres Silvester, sehen dann 365 Mal (oder einmal mehr) die Sonne auf- und untergehen und dürfen dann endlich wieder die Sektgläser zum nächsten Jahreswechsel heben.
Etwa 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden braucht die Erde, um sich einmal um die Achse zu drehen. Und 365, 25 dieser Umdrehung braucht unser Planet, um seine Reise einmal um die Sonne zu machen. Unser Erdenjahr ist also viel kürzer als unser Erdentag.
Die Venus dagegen kommt nicht so recht in Schwung. 224,701 Erdentage braucht unser innerer Nachbar für einen Umlauf um die Sonne. Logisch dass das Venusjahr kürzer ist, der Planet ist auch näher an der Sonne als die Erde. Doch bis sich die Venus einmal um ihre Achse dreht, dauert es 243 Tage und 27 Minuten. Der Venustag ist also rund 19 (Erden)Tage länger als das Jahr auf der Venus. Oder?
Kann man damit an einem Venustag also zweimal Venus-Silvester feiern? Ja und nein! Ja, wenn man als Venustag den sogenannten siderischen Tag nimmt, also die Drehung des Himmelskörpers gemessen an den Fixsternen. Das sind besagte rund 243 Erdentage, analog dazu auf der Erde ebenso besagte 23 Stunden und 56 Minuten. Rechnet man von Sonnenhöchststand zu Sonnenhöchststand macht das bei unserem Erdtag keinen sonderlichen Unterschied — etwa vier Minuten. Im Fall der Venus ist die Differenz zwischen siderischem Tag und Sonnentag etwas größer — rund 126 Erdentage!
Wie das? Nun, die Venus macht etwas, das kaum ein anderer Planet im Sonnensystem macht — er dreht sich rückwärts. Fast alle Himmelskörper drehen sich in genau so herum, wie sich sich auch um die Sonne bewegen. Die Venus — und auch der Uranus — macht das nicht, sie dreht sich anders herum, und das noch recht langsam. Damit geht die Sonne dort im Westen auf und der Sonnentag ist auf der Venus fast 117 Erdentage lang. Das ist immer noch viel, aber für zwei Silvester an diesem Venussonnentag reicht es nicht — ein Nacht zum Ausschlafen vor der nächsten Silvesterparty bleibt den Venusianern doch noch. 😉
Gegen ganz irdische Naturkatastrophen sind auch Hightech-Weltraumforschungs-Projekte nicht gefeit.
So werden die Außerirdischen nie gefunden.
Der Domain-Name-Services-Server (DNS) des Projekts SETI@home am Institut für Weltraumforschung (SSL) der Berkeley-Universität in den USA funktioniert seit etwa einem Tag nicht mehr so richtig.
Normalerweise wäre das kein Problem, dort arbeiten eine Menge schlaue Leute, die den DNS-Server wieder zum Laufen bekommen können. Doch die wurden sicherheitshalber aus dem Gebäude evakuiert, da in dem Gebiet Waldbrände lodern.
https://twitter.com/dwcssl/status/892864940431654912
Zumindest könnte es Probleme in der nächsten Zeit für alle Teilnehmer am SETI@home-Projekt geben. Alles, was mit E-Mail auf dem @SETI@home-Server passiert, geht gerade nicht. Und unter Umständen könnten auch die Teilnehmer Schwierigkeiten bkommen, die ihre Rechenergebnisse vom heimischen Rechner auf den zentralen Server übermitteln wollen. Aber Hauptsache, den SSL-Mitarbeitern ist nicht passiert.
Quelle: Mail problems and fire near SSL.
Wie viele Gelegenheit gibt es für einen Menschen, noch eine totale Sonnenfinsternis zu sehen — und wo? Die Washington Post gibt schöne Antworten darauf.
Die Kollegen der Washington Post haben ein wunderschönes Stück Datenjournalismus zum Thema totale Sonnenfinsternisse abgeliefert.
Wenn man sein Geburtsjahr eingibt, wird angezeigt, wie viele totale Sonnenfinsternisse ich auf der Erde erleben kann, würde ich hundert Jahre alt werden. Ich habe noch 35 Mal die Gelegenheit, mir eine „Total Eclipse“ anzuschauen — viele davon sind in Afrika zu sehen und eine im Meer.
Rätselfrage: In welchem Jahr bin ich also geboren? 😉
Die Washington Post visualisiert das sehr schon mit einen dreidimensionalen Erdball, den man drehen kann. Und dazu gibt es noch etliche nette geografische Zahlenspielereien rund um die Sonnenfinsternisse, allerdings die dann — leider, aber verständlich — nur auf die USA bezogen.
Eigentlich sollte ich mir das Erlebnis einer totalen Sonnenfinsternis gönnen, nachdem ich von der über Deutschland in Jahr 1999 wie die meisten Menschen hier fast nichts mitbekommen habe — den Wolken sei kein Dank dafür.
Wenn ich ein wenig krame, finde ich vielleicht auch noch meine Sofi-Brille, die Sonnenfinsternisbrille, die die Augen bei der Himmelsbeobachtung schützen soll. Und zu der hab ich ein besonderes Verhältnis, wurde sie doch — schon ein paar Jahre vor der 1999er-Finsternis — von einem Tüftler aus meiner Heimatstadt Würzburg erfunden. 17 Millionen Brillen wurden damals verkauft — eine davon an mich.
Screenshot Headerbild: Washington Post, skalliert und beschnitten
Da lag doch ein Päckchen für mich an meinem Arbeitsplatz – Absender war die Europäische Südsternwarte in Garching.
Überraschung gestern bei der Arbeit — auf meinem Schreibtisch am Newsdesk lag ein großes dünnes Päckchen. Adressiert an meinem Namen und an den Verlag, bei dem ich arbeite. Absender war die Europäische Südsternwarte ESO, aus der Zentrale in Garching — für mich in Würzburg ist das ja auch schon im Süden. 🙂
Im Päckchen war der Kalender der ESO-Kalender für 2018 mit Bildern von Sternen, Nebeln und Galaxien, von Teleskopen in Chile wie dem La-Silla-Observatorium oder ALMA und Visualisierungen vom Extremely Large Telescope (ELT), das gerade gebaut wird.
Keine Ahnung, wie die ESO an meine Adresse im Verlag gekommen ist (die zumindest halbwegs richtig war), aber dass sie mir überhaupt den Kalender geschickt haben, lag vermutlich an dem Tweet, den ich vor ein paar Wochen gepostet habe. 🙂
Aber Danke, liebe ESO, ich habe mich sehr über den Kalender gefreut. 🙂
Thanks to my colleague Gerlinde, i received the @ESO's #annualreport 2016. Very interesting. #astronomy @ESO_Germany pic.twitter.com/jbUN1UBGPR
— Ralf Thees (@herrthees) July 6, 2017
Auf einem Planetenweg kann man ein Gespür für die Entfernungen im Sonnensystem bekommen. Wo wie weit wäre es zum nächsten Stern?
In einem meiner anderen Blogs habe ich über den Planetenweg in meiner Heimatstadt Würzburg geschrieben. Auf einer etwa 2,5 Kilometer langen Strecke kann man die Planeten im Maßstab 1: 2 Milliarden ablaufen.
So ein Planetenweg gibt einen guten Eindruck über die Entfernungen im Sonnensystem. Ich wurde auf den Blogbeitrag von verschiedenen Leuten angesprochen, und einmal ging es darum, wie weit der nächste Stern auf diesem Planetenweg in dem Maßstab vom Sonnensystem weg sei. „So bei Frankfurt wird er sein“, wurde geschätzt, also gut 100 Kilometer.
Die Abstände im Weltall werden gerne unterschätzt. Das Universum ist in erster Näherung schlicht und einfach leer, weil die Entfernungen für menschliche Maßstäbe so unglaublich groß sind.
Das sieht man an diesem Beispiel: Unser nächster Sternen-Nachbar ist aktuell Proxima Centauri, 4,2 Lichtjahren entfernt. Auf dem Planetenweg müsste man eine ganze Ecke weit laufen: die Erde hätte man nach 75 Metern passiert, den Neptun nach 2,2 Kilometern — und dann sollte man sich die Waden massieren und die Wandersocken hochziehen. Denn bis Proxima Centauri sind es noch etwa 20 000 Kilometer, einmal halb um die Erde herum. Ein durchschnittlicher Fußgänger bräuchte 229 Tage für diesen Planeten-und-Proxima-Weg.
Oder anders herum: Setzt man Proxima Centauri an des Ende des 2,5-Kilometer langen Sterne-und-Planetenwegs, dann ist in dem neuen Maßstab 1:16 Billionen die Erde nicht mal einen Zentimeter von unserer Sonne entfernt, Neptun als letzter Planet des Sonnensystems schafft es auf einen viertel Meter. Auf einem normalen Lineal könnte man also alle Planeten des Sonnensystems abfeiern. Und dann eben, 2500 Meter weiter, kommt man zu Proxima Centauri — dazwischen ist im wirklichen Weltall abgesehen den Restausläufern des Sonnensystems nur extrem dünn verteilte interstellarer Materie.
Wir leben auf einer dieser verrückten und vernachlässigbaren Dichteschwankungen in einem eigentlich leeren Universum.
Schön zu sehen, das die ESA die Beteiligung über soziale Medien an ihren Pressekonferenzen ernst nimmt. 🙂
Ja, ich gebe zu, es hat schon was, wenn der eigene Name in der Pressekonferenz der Europäische Weltraumorganisation ESA genannt wird — wenn auch ein wenig seltsam ausgesprochen. 😉
Vor dem „Media Briefing“ des Generaldirektors der ESA, Jan Wörner, konnten Fragen auf Twitter mit dem Hashtag #askESADG gestellt werden. Ich hatte eine zu dem im Dezember abgebrochenen/aufgeschobenen/unfinanzierten Projekts „Asteroid Impact Mission“ (AIM) gestellt.
@janwoerner A month after cancellation of #AIM – are there any news in funding the project? Is the deadline to continue work? #askESADG
— Ralf Thees (@herrthees) January 17, 2017
Wörner beantwortete die Frage auch und erläuterte mehr zum Stand von AIM, zu dem ich dann noch einen eigenen Artikel schreiben werde. Ich fand es vor allem erst mal schon zu erleben, dass die ESA mit solchen Twitter-Aufrufen sich nicht nur ein Social-Media-Mäntelchen umhängt, sondern die Fragen auch ernsthaft behandelt.
Um die AIM-Fragen geht es in der Aufzeichnung des Livestreams etwa ab Minute 79 (1:19) — da kann man auch gleich mit etwas Phantasie meinen Namen Ralf Thees verstehen. 😉
Apollo-Astronaut Eugene Cernan starb am 16. Januar 2017, Er war ein mehrfacher Rekord-Raumfahrer – auf dem Mond und im Weltraum.
Als Eugene Cernan am 14. Dezember 1972 nach etwa drei Tagen und drei Stunden Aufenthalt im Taurus-Littrow-Tal auf dem Mond den Erdtrabanten mit dem Landemodul Challenger wieder verließ, war er der bis heute letzte Mensch auf einem anderen Himmelskörper.
Der Kommandant der Apollo-17-Mission ist nun am 16. Januar 2017 im Alter von 82 Jahren gestorben. Damit leben von den zwölf Menschen, die auf dem Mond waren, noch die Hälfte: Buzz Aldrin, Alan Bean, David Scott, John Young, Charles Duke und Harrison Schmitt.
Neue Missionen für Landungen — oder sogar dauerhafte Stationen — auf dem Mond sind immer wieder mal im Gespräch, aber so richtig kommen die Projekte wie Aurora (ESA) oder Orion-MPCV (NASA) in Sachen bemannte Mondlandungen nicht in die Gänge.
Eugene „Gene“ Cernan verließ den Mond mit den Worten:
„And, as we leave the Moon at Taurus-Littrow, we leave as we came and, God willing, as we shall return, with peace and hope for all mankind.“ —Eugene Cernan, Apollo 17
„Und nun, da wir den Mond bei Taurus-Littrow verlassen, gehen wir, wie wir gekommen sind und — so Gott will — wie wir zurück kommen werden: in Frieden und mit Hoffnung für die gesamte Menschheit.“
Cernan saß bereits 1969 in einer Mondlandefähre, die gehörte zur Apollo-10-Mission, hörte auf den Namen Snoopy — und umkreiste als Test nur der Mond. Zum Trost stellte die Apollo-Kapsel auf dem Rückflug beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre den nach wie vor gültigen Geschwindigkeitsrekord von 39897 km/h.
Mit 22 Stunden und knapp 4 Minuten war Eugene Cernan zusammen mit seinem Kollegen Harrison Schmitt am längsten im Außeneinsatz (EVA) auf dem Mond unterwegs, dreimal waren sie draußen, wovon der längste Einsatz 7 Stunden und 36 Minuten dauerte.
Auch haben die beiden am meisten Mondgestein gesammelt (110,4 Kilogramm, knapp ein Drittel des gesamten von Apollo-Astronauten zur Erde gebrachten Gesteins), und legten die längste Stecke mit dem Mondauto zurück (34 Kilometer).
Überlassen wir zum Schluss das Wort Gene und Harrison …
Headerbild: Apollo-17-Astronaut Eugene Cernan am 14. Dezember 1972 nach dem Verlassen der Mondoberfläche im Landemodul Challenger. Foto: NASA/Harrison Schmitt
Der Weg zur Mondlandung musste im wahrste Sinne erst mal gefunden werden. Und dafür wurde eine uralte Technik zur Navigation von der NASA neu aufgelegt.
Als der ersten Mensch bei der Mondlandung seinen Fuß auf den Trabanten setzte, war es noch über ein Jahr, bevor ich die Erde betreten habe. Im Jahr 1981 kam der Commodore VC 20 auf den Markt, der wenig später mein erster Computer sein sollte. Ich war technologisch also nicht unglaublich weit vom Mondflugzeitalter Ende der 60er-Jahre entfernt. Aber doch staune ich immer wieder, wenn ich darüber lese oder in Dokumentationen sehe, mit welcher Ausrüstung man damals zum Mond geflogen ist. Und manchmal ist es auch nur der Name der Technik, der mich stauen lässt.
Space Sextant — das klingt nach Steampunk, nach Science Fiction mit Dampf, Schrauben und Bolzen. Einen Sextanten hat man vor Augen, wenn man an die die Seefahrten vor vielen hundert Jahren denkt, zur Raumfahrt mag das Instrument so gar nicht passen.
Dabei hat der Sextant als Instrument zur Bestimmung der Position erst mit der Einführung von GPS wirklich an Bedeutung in der Seefahrt verloren. In den 1960er-Jahren war das Gerät noch auf jedem Schiff im Einsatz. Und eben auch in den Raumschiffen der Mercury- und Apollo-Missionen.
Das Ziel des Apollo-Projekts war eine bemannte Mondlandung. Dass es nicht einfach sein würde, die Apollo-Kapseln auf ihrer 1,5-Millionen-Kilometer-Reise sicher zu navigieren, war der NASA sehr früh klar. Darum war einer der ersten Verträge, den die Behörde für das Apollo-Programm abschloss, der mit dem Instrumentation Lab des Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Das MIT/IL hatte bereits eine Studie für eine mögliche Navigation einer Marssonde entwickelt. Die Sonde ist nie gebaut worden, die technischen Ideen für eine gezielte Navigation lagen aber noch in Schubladen des Instituts.
„This Mars probe had several novel features, later incorporated in the Apollo system, including a space sextant to make periodic navigation angle measurements between pairs of celestial objects: the sun, the near planets, and selected stars.“
(Diese Marssonde hatte mehrere neue Funktionen, die später in das Apollo-System übernommen wurden, darunter einen Weltraum-Sextanten, um periodisch Winkelmessungen für die Navigation zwischen Paaren von Himmelsobjekten zu machen: Die Sonne, die nahen Planeten und ausgewählte Sterne)
„The History of Apollo On-Board Guidance, Navigation and Control“, The Eagle Has Returned, Science and Technology, Vol. 43, American Astronautical Society Publication, 1976
Das Instrumentation Lab ließ sich für die Navigation im All von einem bewährten Gerät inspirieren — dem Sextanten. Im Groben wird die Positionsbestimmung oder die Bestimmung der Ausrichtung des Raumschiffs durch die Messungs des Winkels zwischen Erde bzw. Mond und einem Stern oder zwischen zwei Sternen durchgeführt. Dabei werden die zwei Bilder der Himmelskörper durch einen beweglichen halbtransparenten Spiegel zur Deckung gebracht. Über den Winkel des Spiegels kann man mit ein paar Berechnungen und astronomischen Tabellen die Position bestimmen.
Die Prinzipien der Messung sind beim nautischen Sextanten und dem Space Sextant gleich. Vielleicht war die Entscheidung, eine beinahe archaische Technik aus der Seefahrt für die Navigation im All zu verwenden, auch von dem Bild inspiriert, dass der US-Präsident Kennedy in seiner berühmten Mondlandung-Rede benutzte:
„We set sail on this new sea because there is new knowledge to be gained, […]“
(Wir setzen die Segel auf dieser neuen See, weil dort neues Wissen zu erwerben ist, […])
John F. Kennedy, „Mond-Rede“, 12. September 1962
Der Weltraum als das neue Meer, das nun befahren werden soll. Da passte ein Sextant im All wie die Faust aufs Auge. So ähnlich die Prinzipien des Seefahrer- und Raumfahrer-Sextanten aber auch waren, im Aufbau unterschieden sich die beiden Instrumente sehr. Und so einfach es klingt — der Sextant (SXT) der Apollo-Raumschiffe war ein hochkomplexes Gerät. Es hatte eine 28-fache optische Vergrößerung. Es konnte manuell bedient werden — der Astronaut steuert das Kommandomodul so, dass die Bilder der angepeilte Himmelskörper übereinander liegen –, halbautomatisch — der Computer berechnet die nötige Drehung und führt sie aus — oder vollautomatisch — der Computer übernimmt alles. Statt in umfangreichen astromischen Tabellen nachzuschlagen, übernahm der Navigationsomputer, der AGC (Apollo Guidance Computer) die Berechnungen nach gespeicherten Sterndaten.
Eine erster Prototyp wurde beim Flug von Gemini 10 von den Astronauten Michael Collins und John Young im Jahr 1966 getestet — mit mäßigem Erfolg.
John, I don’t know what’s wrong with this sextant. I’m sorry, but this thing – I cannot put the image through it. I look through it and — […] — there must be something wrong with this thing.
(John, ich weiß nicht was mit dem Sextanten los ist. Es tut mir leid, aber das Ding — ich bekomme da kein Bild hin. Ich schaue durch und — […] — da muss was falsch sein an dem Ding.
Michael Collins zu John Young, Funkverkehr Gemini 10, 1966
Das MIT/IL entwickelte den Space Sextant weiter. Doch nach der Apollo-1-Katastrophe konnte erst wieder im Oktober 1968 mit Apollo 7 das verbesserte Gerät im All getestet werden. Im Dezember des gleichen Jahres wurde es dann wirklich ernst für den Space Sextant. Mit Apollo 8 machte sich das erste bemannte Raumschiff auf, den Mond zu umkreisen. Und während des Flugs um die Rückseite des Monds war die Apollo-Kapsel auf sich alleine gestellt. Ihre Position konnte nicht von der Erde aus bestimmt werden. Der Sextant war so lange also die einzige Möglichkeit, Position und Kurs zu bestimmen.
Ein Missgeschick passierte Apollo-8-Astronaut Jim Lovell beim Rückflug zur Erde: Er löschte aus Versehen einen Teil des Speichers und ließ den Computer glauben, das Schiff stehe in Startposition. Lovell musste über den Sextanten Apollo 8 manuell an den Sternen Rigel und Sirius ausrichten und die Computer wieder mit den richtigen Daten fütter. Das war ärgerlich, aber nicht kritisch — und sehr nützlich, wie Lovell später sagte, für ein ähnliches Problem bei seinem Flug in der Apollo-13-Katastrophenkapsel.
Der Space Sextant war ein interessantes Teil im technischen Puzzle der Apollo-Mission. Es ist schwer zu sagen, ob es ohne ihn nicht trotzdem gelungen wäre, Menschen auf den Erdtrabanten zu bringen. Schließlich konnte die Position der Raumschiffe auch von der Erde über die Antennen des Anfang der 60er gerade existierenden Deep Space Networks berechnet werden. Doch ein autarkes Navigationsystem hat sich mehrmals als nützlich erwiesen.
Ich bin hier nur sehr grob auf die technischen Feinheiten und die Funktionsweise des Space Sextants eingegangen. Wer sich dafür interessiert, sollte den Artikel „Apollo – Guidance, Navigation and Control“ (PDF) des Instrumentational Labs lesen. Dort wird — auf Englisch — sehr ausführlich von den Überlegungen des MIT/IL und der Technik der Apollo-Navigation berichtet.
