Ob "Philae" auf Tschuri landet, "Dawn" beim Zwergplaneten Ceres ankommt oder "New Horizons" die große Pluto-Party feiert: Die Daten, die die Sonden sammeln, müssen unvorstellbare Strecken zurücklegen, um zur Erde zu gelangen. Wie funktioniert das?

Es sind Distanzen, die jede Vorstellungskraft übersteigen: Rund 4,9 Milliarden Kilometer liegen derzeit zwischen Pluto und der Erde; neun Jahre war die Nasa-Sonde "New Horizons" unterwegs, um Pluto nahe zu kommen. Bis zu dem Zwergplaneten ist es von der Erde 30 Mal so weit wie bis zur Sonne. Und doch erreichen uns die Datenpakete, welche die Raumsonde schickt, innerhalb kürzester Zeit: Nach etwa viereinhalb Stunden sind sie da.

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Wissen 15.07.15

"New Horizons" auf Erfolgskurs Pluto zeigt Menschheit sein wahres Gesicht

Die Daten werden per Funk übermittelt, anders ausgedrückt: per Radiowellen. Es sind also elektromagnetische Wellen. Die können sich - im Unterschied zu Schall - auch im luftleeren Raum des Universums ausbreiten. Und ihre Übertragungsgeschwindigkeit ist nicht zu toppen: Radiowellen sind so schnell wie Licht. In einer Sekunde legen sie rund 300.000 Kilometer zurück.

70 Meter Durchmesser müssen sein

Je weiter eine Sendeantenne von der Erde entfernt ist, umso schwächer allerdings sind die Signale, die zu uns kommen. Die Übertragungsrate ist dann recht gering. Die Empfangsantennen auf der Erde müssen daher entsprechend empfindlich und genau auf die Raumsonde ausgerichtet sein. Nur die größten Parabolantennen mit einem Durchmesser von 70 Metern können solch schwache Signale empfangen, wie jene, die aktuell von "New Horizons" zu uns gelangen.

Eine Station für Weltraum-Beobachtung in Australien wird daher die erste sein, die die Fotos empfängt, die "New Horizons" aus nur 12.500 Kilometer Entfernung von Pluto knipst. Höchstens 1 Kilobit pro Sekunde kann die Raumsonde schicken. Um ein einziges der hochaufgelösten Bilder verlustfrei entgegenzunehmen, sind daher 42 Minuten nötig. Meist aber bleiben die Astronomen acht Stunden in direktem Kontakt mit "New Horizons". In dieser Zeit erhalten sie die Daten von elf Bildern. Allerdings kann "New Horizons" in den Zeiten, in denen sie mit der Erde kommuniziert und auf den Blauen Planeten ausgerichtet ist, nicht Pluto in den Blick nehmen. Deswegen stehen die Astronomen häufiger vor der Entscheidung: Daten übermitteln oder neue Daten sammeln?

Laser macht Radiowellen Konkurrenz

Bis alle Informationen, die "New Horizons" bei ihrem Pluto-Vorbeiflug eingefangen hat, auf der Erde angekommen sind, vergehen zwei Wochen. Wer mit dem Rand des Sonnensystems kommuniziert, muss einfach geduldig sein ...

Für die Zukunft aber arbeiten die Forscher an einer anderen Übertragungsart: Laserlicht soll der neue Informationsträger werden. Da es im Weltraum keine Wolken gibt, kann nichts das Licht behindern. Auch über weite Strecken kommt es scharf gebündelt und konzentriert beim Empfänger an. "Derzeit", sagt Erich Lutz vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in einem Gespräch mit der Helmholtz Gemeinschaft, "wird diese Technik noch getestet, aber in einigen Jahren könnte sie den Radiowellen im All Konkurrenz machen."