GENESIS
Eine Schnellstraße durch das Sonnensystem
von Stefan Deiters
astronews.com
18. Juli 2002

Martin Lo, Ingenieur am NASA Jet Propulsion Laboratory, hat eine Art Schnellstraße durchs Sonnensystem entdeckt: Folgen Raumsonden den von ihm berechneten Bahnen, kommen sie mit deutlich weniger Treibstoff aus. Lo träumt sogar schon von wissenschaftlichen Servicestationen für Raumschiffe - direkt an seinem Interplanetary Superhighway.

Fliegen Raumsonden auf bestimmten Bahnen durch das Sonnensystem können sie erheblich Treibstoff sparen. Bild: NASA/JPL

Wenn man sehen könnte, was Martin Lo, Ingenieur am NASA Jet Propulsion Laboratory, entdeckt hat, würde man eine Reihe verschlungener Tunnel erkennen, die sich auf geheimnisvolle Weise durch unser Sonnensystem winden. Obwohl unsichtbar, könnte die Entdeckung einigen Einfluss auf zukünftige und auch auf laufende Raumfahrtmissionen haben: Folgt ein Raumschiff nämlich diesen scheinbar wirren Bahnen, spart es einen beträchtlichen Teil an Treibstoff. Der Flugingenieur spricht daher auch von einem Interplanetaren Superhighway.

Lo entdeckte diese Schnellstraße durchs Sonnensystem bei der Berechung der Flugbahn für die Genesis-Sonde, die Partikel des Sonnenwindes einfangen und zur Erde zurückbringen soll (astronews.com berichtete). Die meisten interplanetaren Mission machen sich die Gravitationskraft der Körper im Sonnensystem zu Nutze, in dem sie an einem Planeten oder Mond quasi "Schwung holen". Lo nutzte einen anderen Effekt: Durch die Vielzahl von Körpern im Sonnensystem wirken an jedem Ort eine ganze Reihe von Gravitationskräften in verschiedene Richtungen, an manchen Stellen heben sich nahezu auf - ein idealer Ort für die Flugbahn einer Raumsonde.

Dieser Effekt ist schon lange bekannt und geht auf das so genannte Dreikörperproblem zurück, das sich mit der Frage befasst, wie sich drei Körper unter dem Einfluss ihrer gegenseitigen Anziehung bewegen. Es im allgemeinen Fall nicht exakt lösbar. Lagrange zeigte aber, dass man es für einige Spezialfälle doch lösen kann, nämlich wenn sich einer der drei Körper in einem Gleichgewichtspunkt zu den anderen beiden Körpern befindet. In jedem System lassen sich insgesamt fünf dieser so genannten Lagrange-Punkte finden - auch für jedes Planet-Mond-System.

Lo hat nun verschiedene Flugbahnen entlang dieser Lagrange-Punkte berechnet und dabei Geschwindigkeiten und zurückgelegte Entfernungen berücksichtigt. Die möglichen Bahnen will Lo nun für das gesamte Sonnensystem in einer Karte zusammenfassen. Für die Planung von Missionen entwickelte er ein Computerprogramm namens LTool, mit dessen Hilfe die Bahn der Genesis-Sonde berechnet wurde, die im August 2001 gestartet ist. Genesis ist damit die erste Sonde, die mit Hilfe der Theorie des Interplanetary Superhighway gesteuert wird.

Die Bahn führt Genesis zunächst zu einem Lagrange-Punkt der Erde, den sie fünf Mal umrundet und dann - ohne zusätzliche Manöver - zum Lagrange-Punkt auf der anderen Seite des Planeten wechselt. Von dort wird die Sonde in die obere Atmosphäre der Erde zurückkehren, von wo sie die Probe mit den Partikeln des Sonnenwindes abwirft. "In einer perfekten Welt würde Genesis überhaupt keinen Treibstoff benötigen", so Lo, "aber da wir nicht alle Einflüsse kontrollieren können, müssen wir hin und wieder kleine Korrekturen an der Flugbahn anbringen. Aber die Treibstoffersparnis führt direkt zu geringeren Kosten für die Mission."

Für Lo hat die von ihm entwickelte Technik ein gewaltiges Potential: So denkt der Ingenieur an eine Art wissenschaftliche Service-Plattform, die um einen Lagrange-Punkt des Mondes kreist. Diese könnten Raumschiffe, die sich auf dem Interplanetary Superhighway bewegen, einfach erreichen und so kostengünstig gewartet werden. Auch für zukünftige bemannte Missionen käme die Schnellstraße durchs Sonnensystem in Frage. Allerdings ist es durchaus möglich, dass sich nicht nur Raumschiffe auf dem Interplanetary Superhighway bewegen: Der Asteroid, der für das Aussterben der Dinosaurier verantwortlich ist, könnte nach Ansicht von Lo eine ähnliche Bahn wie die Genesis-Sonde gehabt haben.