Die Raumsonde Voyager vor einem Sternenhimmel, links sind orange Nebelschwaden.
Diese künstlerische Darstellung zeigt Voyager 1 beim Verlassen des Sonnensystems. Hinter ihr ist orange der letzte Rest des Sonnenwinds angedeutet, vor ihr beginnt der interstellare Raum.
imago images/Jonathan William Mi

22,5 Stunden – so lange braucht Licht, um das bisher am weitesten gereiste von Menschen gemachte Objekt zu erreichen. 24 Milliarden Kilometer ist Voyager 1 seit ihrem Start im Jahr 1977 gereist. Als die Sonde gegen Ende des Jahres 2023 plötzlich begann, wirren Code zu senden, hielten viele die betagte Raumsonde für verloren.

Dabei waren die Messungen der Sonde gerade mit großer Spannung verfolgt worden. Voyager lieferte Daten von dem interstellaren Raum außerhalb unseres Sonnensystems, die ganz anders waren als das, was man erwartet hatte. Ihre Messgeräte lieferten erste Belege für ein neuartiges Phänomen, das sich Erklärungsversuchen entzog, bevor die Raumsonde plötzlich nur noch Unsinn sendete.

Rettungsbemühungen

Schnell begann ein Krisenteam mit der Suche nach dem Problem, doch die Bedingungen gestalteten sich schwierig. Zwar lässt sich der Bordcomputer über Funk erreichen, um ihm Befehle zu geben. Doch auch Radiosignale benötigen für die Reise zu Voyager fast einen vollen Tag. Jede Interaktion mit der Sonde braucht also mindestens 45 Stunden. Und Voyager schien auf keinen Versuch der Kontaktaufnahme zu reagieren. Was auch immer den Fehler ausgelöst hatte, Voyagers Ende schien gekommen zu sein.

Doch im März 2024 passierte etwas, mit dem niemand mehr ernstlich gerechnet hatte: Das Voyager-Team berichtete von einer Veränderung im Verhalten von Voyager. Die Sonde hatte auf ein elektronisches "Anstupsen" reagiert. Eine Analyse des immer noch kryptischen Signals ergab, dass Voyager seinen Speicherinhalt zur Erde gesendet hatte.

Das war ein Glücksfall, denn damit ließ sich das Problem auf einen einzelnen Chip in einem der drei Bordcomputer zurückführen. Dieser Chip des sogenannten Flight Data Subsystem (FDS) war für die Speicherung eines Teils der FDS-Daten sowie des Softwarecodes für den FDS-Computer verantwortlich.

Historische Fernwartung

Eine Reparatur des Milliarden Kilometer entfernten Chips war natürlich unmöglich. Das Team versuchte deshalb, den Code an eine andere Stelle des FDS-Speichers zu kopieren. Allerdings war keiner der verfügbaren Speicherplätze groß genug, um ihn zur Gänze zu fassen.

Das Team musste also zu völlig neuen Lösungen greifen. Der Code wurde in Teile zerlegt, die auf die vorhandenen Lücken im Speicher maßgeschneidert waren. Verschiedene vorsichtige Anpassungen waren vonnöten, um die ursprüngliche Funktion zu reproduzieren.

Am 20. April zeigte sich, nach bangem, fast zweitägigem Warten, dass die ungewöhnliche Aktion Wirkung zeigte. Erstmals seit fünf Monaten schickte die Sonde sinnvolle Informationen über ihren Status.

Voyager arbeitet wieder

Nun, sechs Monate später, zeigt sich, dass die Rettung geglückt ist. Voyager 1 hat die wissenschaftliche Arbeit wiederaufgenommen. Zwei der vier noch funktionierenden wissenschaftlichen Instrumente sind inzwischen online.

"Es war eine Zitterpartie", sagte Astrophysikerin Jamie Rankin von der Universität Princeton, die Projektwissenschafterin im Voyager-Team ist, dem Nachrichtenportal des Fachjournals Science. Projektveteran Alan Cummings vom California Institute of Technology, der seit 51 Jahren beim Voyager-Projekt dabei ist, betont, dass es andere bedrohliche Krisen gegeben habe, die beinahe zum Verlust einer der Sonden geführt hätten, aber noch nie eine wie diese. "Noch nie zuvor erhielten wir so lang keine Daten", sagt Cummings.

Im Zentrum winzig das Sonnensystem, eingeschlossen von einer langgezogenen Wolke, die sich nach links zieht. Rechts der interstellare Raum mit Sternen darin.
Diese Illustration zeigt die ungefähren Positionen der Voyager-Sonden in Bezug auf das Sonnensystem und die Heliosphäre, die das Einflussgebiet des Sonnenwindes darstellt. Die Grenze dürfte allerdings weniger scharf sein, als in diesem bereits älteren Bild dargestellt. Voyager 1 könnte sich gerade in einer großen Blase mit Plasma befinden.
NASA/JPL-Caltech

Verdacht über Ursache

Das Team bei der Nasa glaubt inzwischen zu wissen, was den Fehler verursacht hatte. Das Problem dürfte mit der neuen, unbekannten Region außerhalb des Sonnensystems zu tun haben, die Voyager 1 im Jahr 2012 erreicht hat. In diesem Jahr registrierten Voyagers Messgeräte eine abrupte Veränderung des Magnetfelds. Die Sonde war als erstes von Menschen gemachtes Objekt in den interstellaren Raum eingetreten.

Tatsächlich handelt es sich hierbei nicht um einen allmählichen Übergang, sondern um eine echte Grenze: Obwohl der aus geladenen Teilchen bestehende Sonnenwind so weit außerhalb der Pluto-Bahn extrem schwach ist, genügt seine Wirkung, um den interstellaren Strom an geladenen Teilchen zurückzudrängen. Irgendwann wird der "Druck" der interstellaren Teilchen zu groß, und der Sonnenwind versiegt.

Diese Grenze erreichte Voyager 1 bereits 2012 und lieferte erstmals Messdaten aus dieser unbekannten Region. Voyager 2 folgte 2018. Damit schienen die Sonden ihre wissenschaftliche Aufgabe im Wesentlichen erfüllt zu haben. Weiter draußen, so glaubte man, existierte nur noch Leerraum.

Unerwartete Daten

Doch 2020 registrierte Voyager 1 plötzlich ein abruptes Ausschlagen des Magnetometers. Ähnliches war bereits zuvor beobachtet worden, doch nach Monaten hatte der Effekt nachgelassen, und es war wieder Ruhe eingekehrt. Fachleute hatten damals vermutet, dass diese Sprünge auftraten, wenn Plasmaströme von der Sonne auf die Grenze zum interstellaren Raum trafen. Dabei könnten sie, so die Vermutung, das interstellare Medium komprimieren und für die Magnetfeldspitzen sorgen.

Nachdem der Effekt 2020 erneut registriert worden war, ließ er aber, zur Überraschung aller, nicht nach. Seither rätseln Fachleute, was dort genau passiert. Was immer es ist, es dürfte nicht mehr mit der Sonne zu tun haben. Es gibt mehrere Theorien. Eine davon besagt, dass Voyager 1 eine kleine Wolke von uraltem Plasma eines anderen Sterns oder einer Sternentstehungsregion durchquert. Diese These vertritt etwa der Astrophysiker Adam Szabo, der als leitender Wissenschafter das Magnetometer betreut.

Es gibt aber auch andere Erklärungsansätze. Manche vermuten, es könnte sich doch um eine Druckwelle von der Sonne handeln, allerdings von unerwarteter Größe.

Warten auf neue Daten

Die Fachwelt wartet also gespannt auf die neuen wissenschaftlichen Daten von Voyager 1. Befindet sie sich immer noch in der Wolke? Das würde bedeuten, dass es sich um eine viel größere Region handelt als bisher vermutet. Eine dritte Erklärung bereitet Fachleuten Kopfzerbrechen: Der Effekt könnte auch so interpretiert werden, dass Voyager das interstellare Medium noch gar nicht verlassen hat.

Was auch immer am Rand des Sonnensystems genau passiert, es dürfte jedenfalls in Zusammenhang mit dem Ausfall des Chips stehen, vermutet man bei der Nasa. Der Sonnenwind wirkt gegen den interstellaren Teilchenbeschuss wie eine schützende Blase, in ähnlicher Weise, wie das Erdmagnetfeld den lebensbedrohlichen Beschuss unseres Planeten durch den Sonnenwind abschirmt. Außerhalb dieser Blase ist Voyager der galaktischen kosmischen Strahlung aus Sternenexplosionen und anderen extremen kosmischen Phänomenen schutzlos ausgeliefert. Ein solches hochenergetisches Teilchen dürfte also höchstwahrscheinlich für den Fehler verantwortlich gewesen sein.

Dieses Video zeigt unter anderem historische Aufnahmen der Voyager-Sonden vor dem Start und der goldenen Schallplatte, die Nachrichten für außerirdische Zivilisationen enthält.
FilmArchivesNYC

Beispiellose Erfolgsmission

Die beiden Voyager-Sonden stellen eines der erfolgreichsten Raumfahrtprojekte aller Zeiten dar. In den Jahren 1979 bis 1989 besuchten sie die Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun und lieferten erstmals Aufnahmen aus der Nähe. Während diese Planeten inzwischen von vielen anderen Sonden besucht wurden, werden die Voyager-Sonden auch in den kommenden Jahrzehnten die einzigen interstellaren Missionen bleiben und sind trotz ihrer veralteten Hardware und eingeschränkten Funktionalität dementsprechend kostbar. Neben Voyager 1 hatte auch Voyager 2 schon mehrmals mit schwerwiegenden Problemen zu kämpfen, konnte aber gerettet werden.

Nun, da seine Funktionalität wiederhergestellt ist, kann Voyager 1 seine Mission fortsetzen und weitere Daten von den mysteriösen Vorgängen jenseits unseres Sonnensystems zur Erde senden und vielleicht einen Hinweis auf die Lösung des Rätsels liefern.

Sofern Voyager weiteren Einschlägen durch hochenergetische kosmische Teilchen entgeht, stehen sechs weitere spannende Jahre bevor. So lange wird der radioaktive Zerfall der Plutoniumbatterie noch Wärme liefern, um die elektrischen Generatoren anzutreiben, die Voyager mit Strom versorgen. Dann werden auch die vier letzten noch arbeitenden Messgeräte endgültig abgeschaltet. (Reinhard Kleindl, 28.5.2024)