Ruimtevaartnieuws

Waar hangen de verst verwijderde ruimtesondes uit?

Sinds de lancering van Pioneer 10 in 1972 sturen we al 50 jaar sondes de ruimte in. We hebben nu vijf ruimtesondes die ofwel de randen van ons zonnestelsel hebben bereikt of die rand heel snel naderen: Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 en New Horizons.

Voyager
Artist impression van de Voyager. Credit: NASA/JPL

De meeste van deze ruimtesondes hebben hun verwachte dood getrotseerd en werken nog steeds lang buiten hun oorspronkelijke missieplannen. Deze ruimtesondes waren oorspronkelijk gepland om onze naburige planeten te verkennen maar nu banen ze  zich een weg door het zonnestelsel en bieden ze astronomen unieke uitkijkpunten in de ruimte – ze hebben veel gedaan in 2022.

Voyager 1 en 2

De Voyager-missies vierden in 2022 een heel bijzondere verjaardag: 45 dienstjaren. Van scheervluchten langs de buitenste planeten tot het verkennen van de verste reikwijdte van de mens in de ruimte hebben deze twee ruimtesondes enorm bijgedragen aan onze kennis van het zonnestelsel.

Hun hoofdproject is nu het onderzoeken waar de invloed van de Zon ophoudt en de invloeden van andere sterren beginnen. Voyager 1 passeerde in 2012 de heliopauze, de grens waar de deeltjesstroom van de Zon niet langer de belangrijkste invloed is. In 2018 passeerde Voyager 2 de heliopauze.

Het missieteam kreeg dit jaar met een grote hapering te maken toen Voyager 1 onleesbare informatie over zijn locatie naar huis begon te sturen. De ingenieurs vonden de oorzaak – de ruimtesonde gebruikte een slecht stuk computer hardware terwijl dat niet had moeten gebeuren – en herstelde de werking.

Dit soort incidenten zijn echter te verwachten met een ouder wordende ruimtesonde. Het team beheert ook actief de stroomvoorziening aan boord van de ruimtesondes. Deze neemt elk jaar af naarmate de radioactieve generatoren van de sondes steeds inefficiënter worden. Dit jaar zette het missiepersoneel de verwarming uit om een aantal wetenschappelijke instrumenten aan bood warm te houden in de barre, koude omgeving van de ruimte – en tot ieders verbazing werken de instrumenten nog steeds perfect.

Diagram dat de vijf verste ruimtevaartuigen toont.
Diagram dat de vijf verste ruimtevaartuigen toont. Het verste ruimtevaartuig van de mensheid en hun paden buiten het zonnestelsel, weg van de aarde. (Credit: NASA/Johns Hopkins APL/Southwest Research Institute)

de camera’s zijn dan al tientallen jaren geleden uitgeschakeld maar andere instrumenten van de ruimtesondes verzamelen nog steeds gegevens over het plasma en de magnetische velden van de Zon op grote afstand van de ster zelf. Omdat deeltjes van de zonnewind – de constante stroom van geladen deeltjes die van de Zon afstromen – tijd nodig hebben om zo’n lange afstand af te leggen, kunnen wetenschappers op die afstand zien hoe veranderingen van de Zon zich door onze kosmische omgeving voortplanten.

De randen van ons zonnestelsel zaten ook vol verrassingen. Het zou logisch zijn dat het plasma van de Zon schaarser wordt en zich verspreidt naarmate je verder weggaat van het centrum van het zonnestelsel maar in feite zijn de Voyagers veel dichter plasma tegengekomen na het passeren van de heliopauze. Astronomen zijn daar nog steeds verbaasd over.

Pioneer 10 en 11

De Pioneer ruimtesondes nemen vanwege hun rol een speciale plaats in de ruimtevaartgeschiedenis in. Helaas werken deze 50 jaar oude ruimtesondes niet meer. Pioneer 10 verloor in 2002 het contact met de Aarde en van Pioneer 11 hebben we sinds 1995 niets meer gehoord.

Maar beide ruimtesondes markeren de aanwezigheid van de mensheid in het zonnestelsel en ze reizen nog steeds verder, zelfs als we ze geen bevelen meer kunnen sturen of hun stuwraketten niet meer kunnen afvuren. Als een ruimtesonde eenmaal op een bepaalde baan buiten het zonnestelsel is geplaatst zal het volgens de weten van de natuurkunde niet stoppen tenzij er iets is dat het van koers doet veranderen.

Pioneer 10
Artist impression van Pioneer 10 bij Saturnus. Credit: NASA/JPL

New Horizons

New Horizons is verreweg het jongste broertje van deze baanbrekende missies. De verkenner werd in 2006 gelanceerd. Na het voltooien van zijn beroemde scheervlucht in 2015 langs de dwergplaneet Pluto, zoomt deze ruimtesonde met recordsnelheid het zonnestelsel uit en moet omstreeks 2040 in de heliopauze arriveren.

De ruimtesonde heeft niet alleen zijn primaire missie voltooid maar maakte in 2019 met succes ook een scheervlucht langs het veel kleinere Kuipergordelobject Arrokoth. Omdat een nieuwe uitgebreide missie nog niet was goedgekeurd werd de ruimtesonde eerder in 2022 in slaapstand gezet. New Horizons is ondertussen wel begonnen aan de “2nd Kuiperbelt Extended Mission” oftewel KEM2. Deze missie begon officieel op 1 oktober 2022 maar de ruimtesonde zal nog tot maart 2023 in winterslaap blijven.

Hew Horizons - artist impressie
Artist impressie van de New Horizons van de NASA in de buitenste delen van het zonnestelsel. Op de achtergrond de Zon en een opgloeiende band van het zodiakale licht dat wordt veroorzaakt doordat zonlicht door stof wordt weerkaatst. Credit: Joe Olmsted / STScI.

Ondertussen bereidt het missieteam zich voor op spannende nieuwe waarnemingen. Met geavanceerde instrumenten – veel geavanceerder dan wat de Voyagers in de jaren ’70 bij zich hadden – is het team bereid om New Horizons te gebruiken als een krachtig observatorium in het verre zonnestelsel.

Als de ruimtesonde in maart 2023 uit zijn winterslaap ontwaakt zal het voorbij de zogenoemde “Kuiper klif” zijn, waar wetenschappers momenteel denken dat er veel minder grote Kuipergordelobjecten zijn. Als we naar andere stelsels kijken dan zien we puinschijven die zich tot veel grotere afstanden van hun gastheersterren uitstreken. Als we van buiten naar binnen zouden kunnen kijken zouden we dan hetzelfde zien?

Deze volgende uitgebreide missie zal zich zelfs buiten het oorspronkelijke domein van de planetaire wetenschap van New Horizons wagen. Nu zal de ruimtesonde beter dan ooit metingen doen van de achtergrond van licht en kosmische straling in de ruimte, de verspreiding van stof door ons zonnestelsel volgen en cruciale informatie verkrijgen over de invloed van de Zon, een aanvulling op de Voyagers. Omdat de drie functionele verre ruimtesondes in verschillende richtingen gaan stellen ze astronomen in staat om onregelmatigheden in de structuur van het zonnestelsel in kaart te brengen.

Gelukkig voor New Horizons wijst alles erop dat de ruimtesonde voldoende energie zal hebben om de jaren 2040 en mogelijk daarna door te gaan. Elk jaar legt de ruimtesonde 480 miljoen kilometer verder af in onbekend terrein.

Eerste publicatie: 2 januari 2022
Bron: space.com