Inhalt. Sonne Unser kosmisches Zentrum 39. Vorwort 1. Entdeckung des Sonnensystems 5

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1 Inhaltsverzeichnis I Inhalt Vorwort 1 Stiefkind Planetenforschung... 1 Raumfahrt-Astronomie... 2 Forschungserfolge... 2 Triumph der Planetensonden... 3 Erkenntnissuche... 3 Religiöse Dimension... 4 Entdeckung des Sonnensystems 5 Griechische Philosophen... 6 Schule von Alexandria... 6 Kopernikus Revolution... 7 Keplers Planetengesetze... 7 Galileis Beobachtungen... 7 Newtons Gravitationsgesetz... 8 Entstehung des Sonnensystems. 9 Unterschiedliche Modelle... 9 Plausible Modelle Verschiedene Resultate Klassische Planeten-Erkenntnisse Durchmesser/Masse Planetare Magnetfelder Planetenatmosphären Struktur des Sonnensystems. 13 Umlaufbahnen Konstellationen Koordinatensystem Helligkeit der Planeten Entfernungsmessungen Teleskop-Erforschung der Planeten Amerikas Hubble Space Telescope Konstruktion des HST Einsatz des HST Forschungsarbeit mit dem HST 19 HST-Planetenbilder Europas Very Large Telescope Diverse neue Techniken Planetenbilder vom VLT Beobachtungs-Hilfssysteme Das SOFIA-Flugzeugteleskop 23 Optik und Sensoren Raumsonden für Planetenforschung Raketen als Transportmittel Interplanetares Billard Fahrplan für die Planetenforschung Bau der Planetensonden Lage- und Bahnkontrolle Energieversorgung Raumsonden-Navigation Bildgewinnung Primäres Missionsziel Kamera-Design Optische Bildgewinnung Radar-Bildtechnik Datenübertragung Computer-Hilfe Interplanetarer Funkverkehr Deep Space Network Klein, gut und billig Discovery-Programm Discovery-Missionen New Millenium Program Sonne Unser kosmisches Zentrum 39 Genereller Überblick Historische Erkenntnisse Lebenslauf der Sonne Anfang und Ende im Chaos Aufbau der Sonne Kernfusionsenergie Fotosphäre Chromosphäre Korona Protuberanzen Solare Flares Sonnen-Zyklus Theorie der Sonnenflecken Sonnenwind bläst stark Solare Radiostrahlung Tabelle der Sonne Sonnen-Sonden und -Satelliten 49 OSO-Programm Tabelle der OSO-Satelliten Skylab-Solarteleskop Neue Spektralbereiche Skylab-Ergebnisse Helios 1 und Mission von Helios 1 und Solar Max-Mission Ulysses zu den Polen Einmalige Mission Ulysses-Ergebnisse SOHO-Erfolge Ein Dutzend Instrumente Mission und Ergebnisse Tabelle Sonnen-Satelliten/-Sonden... 58

2 II Inhaltsverzeichnis Merkur Bruder von Erde und Mond 59 Umlaufbahn/Sonnenabstand Durchmesser/Masse Rotationsperiode Oberfläche des Merkur Meilenstein Mariner Vergleich mit dem Mond Geologische Probleme Caloris Basin Vulkane und Eis? Umfeld des Merkur Magnetosphäre Atmosphäre Tabelle des Merkur Merkur-Raumsonden Mariner Konstruktion Sensoren-Nutzlast M10-Mission Rendezvous mit Venus Erste Merkur-Passage Zweite Merkur-Passage Dritte Merkur-Passage Messenger BepiColombo Tabelle der Merkur-Sonden.. 70 Venus Zwilling der Erde 71 Amazonen auf der Venus? Durchmesser/Masse Umlaufzeit/Eigenrotation Von der Erde aus gesehen Venus-Atmosphäre Venus nach Venera-Daten Atmosphäre nach Pioneer Treibhauseffekt Drei Wolkenschichten Globale Windsysteme Heftige Gewitterstürme Leben in den Venus-Wolken?.. 78 Magnetfeld und Ionosphäre Venus-Oberfläche Oberfläche nach Venera-Daten 80 Oberfläche nach Pioneer-Daten 80 Aphrodite Terra und Ishtar Terra 81 Geologie der Venus nach Magellan Krater auf Venus Vulkane auf Venus Venus-Tektonik Was sähe ein Venus-Astronaut? 85 Tabelle der Venus Amerikas Raumsonden zur Venus Mariner Mission und Ergebnisse Mariner Mission von Mariner Pioneer-Venus Pioneer-Kapseln Instrumente der Kapsel Mission der Atmosphärenkapseln Erfolgreiche Landung Pioneer-Orbiter Wissenschaftliche Sensoren Surface Radar Mapper Orbital Cloud Photo Polarimeter 93 Mission Pioneer-Orbiter Radarsonde Magellan Konstruktion von Magellan Magellan-Technik Radar-Arbeitsweise Magellan-Mission Künftige Venus-Sonden... 99

3 Inhaltsverzeichnis III Sowjetische Venus-Sonden Venera Konstruktion von Venera Mission Venera Venera 5 und Mission Venera Mission Venera Venera 7 und Mission Venera Mission Venera Venera 9 und Aufbau des Orbiters Konstruktion der Landekapsel 107 Mission V9-Lander Venus-Oberflächenbild Mission Venera Orbiter-Mission V-9 und Tabelle Venus-Daten nach V Venera 11 und Mission Venera V-11/12-Landekapseln Mission Venera Venera 13 und Mission der Landekapseln Bildresultate V-13 und Venera 15 und Radar-Missionen Venera 15/16-Ergebnisse Vega 1 und Bus-Instrumente Landekapseln/Ballone Venus-Missionen Ballon-Ergebnisse Europas Venus Express Venus Express-Instrumente Venus Express-Mission Tabelle der Venus-Sonden Erde Unsere kosmische Heimat 123 Bahnbewegung/Tagesdrehung 124 Innenleben der Erde Hohe Temperatur und Dichte. 126 Plattentektonik Gebirgsbildung Erde im Wandel Aktiver Planet Aktive Vulkane Meteoritenkrater Ständiges Bombardement Nördlinger Ries und Tunguska 130 Erdatmosphäre Energie-Transporte Bestandteile der Erdatmosphäre 132 Wetter als Kreislauf Stratosphäre und Ionosphäre Magnetfeld als Schutz Leben auf der Erde Dynamik des Lebens Leben aus dem Universum? Galileo auf der Suche nach Leben Tabelle der Erde Satelliten zur Erdforschung Erdsat-Datenflut Erdnahe (LEO) Wettersatelliten NOAA übernahm Tiros TIROS, ESSA, ITOS Tiros-N/NOAA- Wettersatelliten Tabelle TIROS/ITOS/ NOAA-Sats Geostationäre (GEO) Wettersatelliten Versuche mit ATS-Metsats Routine mit GOES Meteosat/GMS/GOMS ATS/SMS/GOES/Meteosat Umwelt-Erdsatelliten Nimbus-Programm Tabelle der Nimbus-Satelliten 145 Landsat-Programm MSS-Sensor RBV-Sensor Thematic Mapper Tabelle der Landsat-Starts UARS-Satellit UARS-Sensoren UARS-Konstruktion Europas Envisat Aufwendige Instrumentierung 148 Radar-Erdsatelliten Seasat als Pfadfinder Topex/Poseidon/Jason Interessante Ergebnisse Tabelle der US-Ozean-Satelliten Europas ERS-1 und ERS-Ergebnisse Erderkundung mit dem Space Shuttle STS-45/Atlas STS-56/Atlas STS-66/Atlas Tabelle Shuttle-/ Atlas-Missionen Shuttle-Radarflüge STS-2/SAR-Einsatz STS-41G/SIR STS-59/SRL STS-68/SRL STS-99/RTM

4 IV Inhaltsverzeichnis Mond Begleiter der Erde 155 Selenografie Mond-Bahn Ein Monat Umlaufzeit Libration Blick um die Ecke 157 Gezeiten gegenseitiger Einfluß Sonnenfinsternis Mondfinsternis Aufbau des Mondes Clementine-Ergebnisse Mond-Kern Grenzschichten Entstehungsgeschichte Mondoberfläche Mare ohne Wasser Kraterwüste Gebirge auf dem Mond Wertvolles Mondgestein Magnetfeld? Atmosphäre? Tabelle des Mondes Mond-Raumsonden Schrittmacher Mondsonden Sowjetische Luna-Sonden Sensation mit Luna Instrumentierung von L Luna 9 gelandet Mission Luna Ergebnisse der Kamera Luna 10 im Orbit Einsatz in der Umlaufbahn Teilerfolg von Luna Luna 12 mit Bildern Fotomission im Mondorbit Landung von Luna Panoramabilder vom Mond Erfolg mit Luna Sensation bei Luna Schwierige Konstruktion Erfolgreiche Mission Luna 17/Lunochod Aufbau des Rovers Mission Luna L17-Resultate Luna 19-Orbiter Rätselhafte Mission Rückkehr von Luna Probleme bei Entnahme Luna 21/Lunochod Erfolgreiche Mission Luna 22-Orbiter Luna Beachtliche Luna-Resultate Tabelle der Luna-Sonden Sonde-Projekt Sonde Sonde Sonde Sonde Sonde Sonde Tabelle der Sonde-Missionen. 187 US-Mond-Programm Ranger Ranger-Konstruktion Gewichte der Ranger-Systeme 188 TV-Kamera-Nutzlast Ranger Ranger Ranger Ranger-Resultate Tabelle der Ranger-Mondsonden Surveyor Konstruktion/Mission Surveyors Fernsehkameras Surveyor Surveyor Interessante Resultate Surveyor Interessante Premiere Surveyor Surveyor Surveyor-Resultate Tabelle Surveyor-Mondsonden Lunar Orbiter Vergleich mit Sowjet-Sonden. 201 LO-Bildsystem LO-Missionsverlauf Tabelle Lunar Orbiter-Sonden Lunar Orbiter Lunar Orbiter Lunar Orbiter Lunar Orbiter Lunar Orbiter LO-Ergebnisse Apollo-Projekt Welches Mondflug-Verfahren? 208 Apollo-Baugruppe Command Module (CM) Service Module (SM) Lunar Module (LM) Apollo-Wissenschaft Apollo Apollo Apollo Apollo Apollo 11 Erste Mondlandung Apollo Apollo Apollo Apollo Apollo Apollo Apollo-Resultate Post Apollo-Mondsonden Clementine Die zehn Clementine-Instrumente Mission Clementine Lunar Prospector Mission Lunar Prospector Europas Smart Smart-Instrumente Mission Smart Japans Muses A Mission Muses A Japans Lunar A Fortsetzung mit Selene Chandrayan

5 Inhaltsverzeichnis V Mars Der rote Planet 235 Wichtige Mars-Daten Von der Erde aus gesehen Historische Mars-Beobachtungen Wichtige Mars-Karten Namensgebung auf Mars Mars-Oberfläche Raumsonden-Ergebnisse Höhenprofil und Bodenchemie 240 Sensationelle Flußbetten Krater/Vulkane Valles Marineris/Dünen Verschiedene Mars-Pole Mars-Innenleben Mars-Atmosphäre Globale Staubstürme Jahreszeiten/Klima Leben auf Mars? Sensation im Mars-Stein? Doch Wasser auf dem Mars? Zwei Marsmonde Phobos Deimos Tabelle des Mars Amerikas Mars-Späher Besser, billiger, schneller Mariner 4-Sensation Einfache Konstruktion Mission Mariner Resultate von M Mariner 6 und Konstruktion von M-6/ Navigation/Telemetrie/Rechner 252 TV-Kameras und Sensoren Mission Mariner Mission Mariner MM-6/7-Ergebnisse Fortschritte in der Abbildung. 255 Mariner 9-Orbiter Konstruktion von M Lageregelung/Navigation/ Energie Funksystem/Daten/Speicher Datenübertragung M-9-Instrumentierung Weitwinkel- und Telekamera. 259 Mission Mariner Einschuß in die Umlaufbahn Operationen im Marsorbit Ergebnisse Mariner Viking 1 und 2 beim Mars Missionsstrategie Viking-Orbiter (VO) Stromversorgung/Funksystem 265 Computer/Speicher Lageregelung/Bremsmotor Viking-Orbiter-Sensoren Viking-Lander (VL) Stromversorgung/Funksystem 268 Rechner/Speicher VL-Biolabor Zwei Faksimile-Kameras Andere VL-Sensoren Viking-Lander-Missionen Viking 1-Landemanöver Viking 2-Landung Zielgebiete der Viking-Sonden 273 Viking-Lander-Aktivitäten Viking-Lander-Ergebnisse Verhältnisse Viking-Landeorte 275 Tabelle der Viking-Aktivitäten Viking-Orbiter-Missionen Neuere US-Mars-Sonden Mikroben im Mars-Gestein? Mars Global Surveyor MGS-Konstruktion MGS-Sensoren MGS-Mission Pathfinder und Sojourner Pathfinder-Nutzlast Sojourner-Rover Mission Pathfinder Pathfinder/Sojourner-Resultate 285 Mars Odyssey MO-Konstruktion MO-Sensoren Gewichtstabelle Mars Odyssey 287 MO-Mission Mars Exploration Rover Spirit und Opportunity Lander-Konstruktion MER-Konstruktion MER-Instrumentierung Mission Spirit Mission Opportunity Wissenschaftliche Resultate Technische Resultate Mars Reconnaissance Orbiter 296 Phoenix-Lander Tabelle US-Mars-Sonden Sowjetische Mars-Sonden Mars 1, 2 und Sonden-Instrumentierung Mission Mars Mars 3 versagte Mars 4 und 5, Mars 6 und Mars 4 und Mars 6 und Mars Phobos 1 und Meßgeräte für Phobos Phobos-Missionen Japans Nozomi Europas Mars Express Mars Express-Konstruktion ME-Instrumente Lander Beagle 2 verloren Erfolgreiche ME-Mission HRSC-Ergebnisse Wichtige Bilddaten Viele neue Erkenntnisse Wasser und Methan Zukunft mit ExoMars? Astronauten zum Mars? Politik und Geld Konstruktion des Raumschiffs 313 Mars-Astronauten Missionsverlauf

6 VI Inhaltsverzeichnis Mini-Planeten Abertausend Kandidaten 315 Umlaufbahnen der Asteroiden 316 Planetoiden treffen die Erde Eigenschaften der Planetoiden 318 Galileo bei Gaspra und Ida Gaspra aus der Nähe Galileo bei Ida NEAR bei Eros und Mathilde 323 NEAR-Konstruktion NEAR-Meßinstrumente NEAR bei Mathilde NEAR bei Eros Landung auf Eros NEAR erforschte Eros Tabelle Asteroiden-Vorbeiflüge Dawn zu Vesta und Ceres Japans Hayabusa Jupiter Großplanet mit Monden 329 Weiter Sonnenumlauf Rotationsperiode Jupiters Innenleben Radio- und Röntgenstrahlung. 331 Jupiter-Atmosphäre Wolken als Kunstwerke Jupiters Wolkenströme Atmosphärenkapsel Der Große Rote Fleck Magnetfeld/Ringsystem Gefährliche Strahlengürtel Jupiters Ringsystem Tabelle des Jupiter Jupiters Monde Jupiters kleine Monde Galileis Monde Io mit Vulkanen Starke Erosion auf Io Heiße und helle Oberfläche Energie für die Vulkane Oberflächenveränderungen Tabelle des Jupitermondes Io. 343 Europas Eispanzer Oberflächenformationen Leben im Europa-Ozean? Tabelle des Jupitermondes Europa Ganymeds Streifen Ganymeds Oberfläche Galileo erforschte Ganymed Magnetfeld bei Ganymed Tabelle des Jupitermondes Ganymed Callisto mit Kratern Uralte Oberfläche Tabelle des Jupitermondes Callisto Tabelle der Jupitermonde Jupiter-Raumsonden Pioneer 10 und Pioneer-Konstruktion Pioneer-Instrumente Pioneer 10 bei Jupiter Pioneer 11 bei Jupiter Pioneer-Resultate Botschaft an die Zukunft Voyager-Programm Auswahl der Flugbahnen Voyager-Montage Konstruktionsgeheimnisse Energieversorgung Antrieb und Lagekontrolle Voyagers Gehirne Voyager-Funkverkehr Voyager-Sensoren Bilder von anderen Welten Voyager-TV-Kameras Zukunftsbotschaft Voyager 1 bei Jupiter Rekordreise Monde im Visier Tabelle Voyager 1 bei Jupiter. 370 Voyager 2 bei Jupiter Tabelle Voyager 2 bei Jupiter. 372 Mit Galileo zum Jupiter Politisch-finanzielle Probleme 373 Galileo-Konstruktion Galileo-Computer Antriebsmodul (RPM) RTG zur Energieversorgung Galileo-Sensoren Sensoren der rotierenden Sektion Sensoren der stabilisierten Sektion SSI-Kamerasystem Atmosphärenkapsel Sensoren der Eintrittskapsel Galileos lange Reise Venus-Vorbeiflug Vorbeiflug an Erde und Mond 381 Das Problem mit der Antenne. 381 Galileo bei Gaspra Galileo bei der Erde Galileo bei Ida Galileo sieht Kometen-Absturz 383 Galileo bei Jupiter Ankunft bei Jupiter Meßergebnisse der Kapsel Der Orbit-Reigen beginnt Galileos Mission Galileos Europa-Mission Galileos Millenium-Mission Galileos feuriges Ende Neue Jupiter-Sonden

7 Inhaltsverzeichnis VII Saturn Rätselhafter Ringplanet 391 Anblick von der Erde aus Sonnenumlauf/Rotation/Achse 392 Größe/Masse/Kern/ Schwerkraft Saturn-Atmosphäre Wolkenhülle/Energiebilanz Tabelle des Saturn Magnetfeld/Strahlengürtel Saturn-Ringsystem Struktur des Saturn-Rings Fahrradspeichen Polarimeter-Messungen Entstehung des Ringsystems Ring-Material Tabelle des Saturn-Ringsystems 400 Saturnmonde Mini-Monde Mimas großer Krater Enceladus glatte Oberfläche 403 Tethys viele Krater Dione viele Rillen Rhea steinige Oberfläche Hyperion unregelmäßige Form Iapetus zwei Seiten Phoebe große Distanz Titan Mond mit Atmosphäre Titans dichte Atmosphäre Stickstoff-Seen? Grobe Oberflächendetails Saturnmond-Tabelle Raumsonden zum Saturn Pioneer 11 bei Saturn Schwierige Bahnsteuerung Denkwürdige Premiere Pioneer-Saturn-Resultate Voyager 1 bei Saturn Naher Vorbeiflug an Saturn Tabelle Voyager 1 bei Saturn Voyager 2 bei Saturn Probleme mit der Plattform V2-Resultate bei Saturn Tabelle Voyager 2 bei Saturn Cassini/Huygens Cassini/Huygens-Aufbau Orbiter-Untersysteme Cassini-Sensoren Radar-Mikrowellen-Sensor Magnetfeld- und Plasmasensoren Huygens-Lander Huygens-Sensoren Cassini-Mission Cassini bei Jupiter Letzte Anpassungen Cassini bei Saturn Neue Monde und Ringe Cassini bei Titan Viele Saturn-Wolken Huygens bei Titan Erste Titan-Messungen Wissenschaftliche Resultate Ungewöhnliche Chemie Hydrologische Kreisläufe Cassinis Monde Cassini bei Phoebe Cassini bei Iapetus Cassini bei Enceladus Tabelle der Cassini-Passagen Uranus, Miranda und Co. 429 Von der Erde aus betrachtet Bahnverlauf/Tagesrotation Neigung der Rotationsachse Uranus-Aufbau Atmosphäre und Wolken Uranus-Magnetfeld Tabelle des Uranus Dünnes Ringsystem Tabelle der Uranus-Ringe Ring-Materialien Uranusmonde Miranda chaotische Oberfläche Ariel mit Eistälern Umbriel älteste Oberfläche Titania der größte Mond Oberon Zwilling von Titania 437 Tabelle der Uranusmonde Neue Mini-Monde Voyager 2 bei Uranus Größte Annäherung Neptun und Triton 441 Neptun von der Erde gesehen 442 Uranus und Neptun im Vergleich Neptun-Atmosphäre Helle und dunkle Wolken Methan-Kreislauf Neptun-Rotation Neptun-Magnetfeld Tabelle des Neptun Seltsame Orientierung Neptun-Ringsystem Variable Ringe Tabelle des Neptun-Ringsystems Neptunmond Triton Tritons Entstehung Tritons eisige Oberfläche Zwei Hemisphären Schwierige Eis-Geologie Stickstoff-Welten Stickstoff-Vulkane Tritons Atmosphäre Pluto und Triton im Vergleich 453 Neptuns Kleinmonde Tabelle der Neptunmonde Voyager 2 bei Neptun Anflug auf Neptun Voyager 2 bei Triton Voyager-Bilanz Reise in die Unendlichkeit Porträt des Planetensystems

8 VIII Inhaltsverzeichnis Pluto und Charon 459 Elliptische Umlaufbahn Größenbestimmung Methan-Oberfläche Pluto-Atmosphäre Tabelle des Pluto Plutomond Charon Vergleich Pluto-Charon New Horizons zu Pluto Effiziente Konstruktion Sensoren-Nutzlast Mission New Horizons Kuipergürtel 465 Viele Trans-Plutos Resonanzverhältnisse Kometen Ferne Boten 467 Sehr alte Objekte Kometen-Bahnen Interplanetares Ping-Pong Kometen-Familien Aktive Kometen Kometen-Kern Aufheizung durch die Sonne Koma und Schweif Verschiedene Kometen Leben von Kometen? Zerstörerische Geschosse Raumsonden zu Kometen Zielobjekt Halley Gemeinsamer Einsatz Tabelle der Kometensonden. 477 ICE/ISEE-3 bei Giacobini-Zinner Die Mission von ICE Vega 1 und 2 bei Halley Vega 1 bei Halley Vega 2 bei Halley Resultate Vega-Halley-Passagen Sakigake/Suisei Sakigake-Mission Suisei-Mission Europas Giotto zu Halley Giotto-Konstruktion Halley Multicolor Camera Giotto-Mission bei Halley Ganz naher Vorbeiflug Giotto-Ergebnisse bei Halley Giotto bei Grigg-Skjellerup Giottos zweite Mission Rosetta-Mission Rosetta-Orbiter-Konstruktion Sensoren des Rosetta-Orbiters 489 Rosetta-Lander Lander-Instrumente Rosetta-Mission Amerikanische Kometensonden Deep Space DS-1-Nutzlast Ionentriebwerks-Funktion DS-1 bei Asteroid Braille DS-1 bei Komet Borrelly Stardust-Projekt Stardust-Konstruktion Stardust-Gewichtstabelle Forschungsinstrumente Zielkomet Wild Stardust-Mission Deep Impact Konstruktion der Sonde Komet Tempel Extrasolare Planeten 501 Spektrale Entdeckungen Geringe Distanz Sonne-Planet 502 Kleine und große Begleiter Exoplaneten-Satelliten Corot von CNES Kepler aus USA Eddington von ESA Daedalus-Projekt Entscheidende Oberstufe TAU-Konzept Tabelle der Planeten-, Mond- und Sonnensonden sowie ausgewählter Erderkundungssatelliten 508 Literaturverzeichnis 551 Bildquellen 551 Allgemeiner Index Index der Experimente, Instrumente und Sensoren Über die CD-ROM