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Pioneer-Anomalie gelöst, Rosetta-Rätsel bleibt spannend

Um die rätselhafte Abbremsung der beiden Pioneer-Sonden zu erklären, ist weder dunkle Materie noch ein neues Gravitationsgesetz nötig. Die Sonden verlangsamen sich schneller als erwartet, weil sie Wärme ungleichmäßig ins All abstrahlen, berichten jetzt Benny Rievers und Claus Lämmerzahl. Die Forscher stellten ein aufwändiges numerisches Modell der Sonde Pioneer-10 her und berechneten, wie die Wärmestrahlung sich auf den Kurs auswirkte.

Beim letzten Kontakt im Jahr 2002 befand sich Pioneer-10 etwa doppelt so weit von der Sonne entfernt wie der Zwergplanet Pluto. Die Abweichung vom erwarteten Kurs betrug dabei immerhin 650.000 Kilometer ? doppelt so viel wie der Abstand zwischen Erde und Mond.
Bereits im März hatte ein portugiesisches Team Berechnungen vorgelegt, die darauf hindeuteten, dass die von der Sonde abgegebene, nicht in allen Richtungen gleichmäßige Wärmestrahlung für die Anomalie verantwortlich ist. Die Forscher hatten allerdings ein sehr einfaches Modell verwendet und keine gemessenen Temperaturdaten in ihre Rechnungen einbezogen. Sie konnten daher den Effekt nicht zweifelsfrei erklären.

Das Modell von Rievers und Lämmerzahl ist dagegen so genau, dass jegliche Zweifel ausgeschlossen sind: Die Pioneer-Anomalie lässt sich durch klassische Physik erklären, exotische Theorien sind nicht nötig. Die Forscher bezogen dabei auch Reflexionen zwischen einzelnen Teilen der Raumsonde ein. Innerhalb des Raumschiffes gab es mehrere Wärmequellen, zum Beispiel die Plutoniumbatterien und verschiedene elektrische Verbraucher. Wenn sie ihre Abwärme nicht absolut gleichmäßig in alle Richtungen strahlen, führt dies zu einem Einfluss auf die Flugbahn, stellten die Forscher fest.

Wie die beiden berichten, bleibt ein rätselhafter Geschwindigkeitssprung der Rosetta-Sonde allerdings ungeklärt. Die Sonde, die sich derzeit auf dem Weg zum Kometen Churyumov-Gerasimenko befindet, näherte sich 2005 der Erde, um sich in einem Swingby-Manöver zusätzlichen Schwung für den Weiterflug zu holen. Dabei stieg die Geschwindigkeit plötzlich um 3,9 Millimeter pro Sekunde an. Dafür könne der thermische Effekt nicht verantwortlich sein, schreiben die Forscher. Er müsste die Sonde um 2,5 Millimeter pro Sekunde abbremsen.

Mit ihrem Modell können die Forscher nun die Wirkung der unregelmäßigen Wärmestrahlung auf jede beliebige Sonde berechnen.

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Benny Rievers and Claus Lämmerzahl (Universität Bremen): Annalen der Physik Bd. 523 DOI: 10.1002/andp.201100081 wissenschaft.de – Ute Kehse
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