"2001: Odyssee im Weltraum" wird 50: Warum waren die Menschen noch nicht auf Jupiter?

Vor 50 Jahren (2. April) hat ein intelligenter Computer namens HAL auf einem bemannten Raumschiff auf dem Weg zum Jupiter Chaos angerichtet. Die fiktive Geschichte, die auf einem Roman von Arthur C. Clarke basiert, heißt "2001: A Space Odyssey" und war einer der bahnbrechenden Filme des frühen Weltraumzeitalters.

Als "2001" veröffentlicht wurde, befanden sich die Vereinigten Staaten mitten in einem epischen Rennen, um Menschen auf dem Mond zu landen - eine Leistung, die die Nation nur ein Jahr später, am 20. Juli 1969, erreichte. Aber Jupiter blieb ein nur durch Teleskope sichtbares Objekt . Die erste Weltraummission auf Jupiter - natürlich eine Robotermission - war Pioneer 10, die 1973 auf dem Planeten flog.

Mehrere Roboterflugkörper flogen danach an Jupiter vorbei und zwei blieben eine Weile auf dem Planeten. Die erste war die Galileo-Mission der NASA, die den Gasriesen zwischen 1995 und 2003 umkreiste. Heute wird die Jupiter-Wissenschaft von der Raumsonde Juno der NASA durchgeführt, die 2016 in den Orbit gelangte. [An einem Draht baumeln: Eine Geschichte aus der Entstehung von '2001' ]

Aber was ist mit Menschen? Warum sind wir noch nicht da draußen?

Neben Weltraumfinanzierung und -prioritäten - die NASA beschäftigt sich derzeit mit der Internationalen Raumstation (ISS) und hat die Aufgabe, Astronauten als nächstes auf den Mond und dann auf den Mars zu bringen - es gibt ein großes Problem für die menschliche Gesundheit: Jupiters fiese Strahlungsumgebung. Juno überlebt dank intensiver Abschirmung, aber selbst das hält nur so lange.

Die Strahlungsrichtlinien der NASA erlauben derzeit Astronauten, Dosierungen zu sammeln, die ihr lebenslanges Krebsrisiko um bis zu 3 Prozent erhöhen würden. Frühere Messungen des Curiosity-Rover der NASA legen nahe, dass eine 860-tägige bemannte Marsmission - bestehend aus einer 180-Tage-Kreuzfahrt, einem 500-tägigen Red Planet-Aufenthalt und einer 180-tägigen Rückreise - Astronauten insgesamt 1,01 Sievert aussetzen würde Strahlung, die mit einem 5-prozentigen Anstieg des Krebsrisikos verbunden ist.

Aber die Strahlungsumgebung von Jupiter ist möglicherweise schlimmer als die des Mars. Bei Jupiter könnte das beste Szenario zur Vermeidung gefährlicher Strahlung darin bestehen, im Eis des Jupiter-Ozeans Europa zu arbeiten; Eine potenzielle Sonde würde laut einer Studie aus dem Jahr 2016 eine Strahlendosis von 0,3 Sievert pro Jahr erhalten. (Die hypothetische Mars-Mission, die oben diskutiert wurde, würde eine Dosis von 0,43 Sievert pro Jahr liefern.) Aber die Umwelt wäre auf Europas Oberfläche oder in Jupiters intensiven Strahlungsgürteln viel weniger freundlich.

Menschen, die einer hohen Strahlenbelastung ausgesetzt sind, können laut der Mayo-Klinik akute Symptome wie Übelkeit, Orientierungslosigkeit und Haarausfall und sogar den Tod erfahren. Die zusätzliche Abschirmung eines Raumfahrzeugs zur Verhinderung von Strahlenbelastung würde das Raumfahrzeug jedoch extrem schwer machen, was Startmasse und Komplikationen hinzufügt. Es kann fortschrittlichere Technologie erfordern, um die richtige Abschirmung für ein Raumfahrzeug zu konstruieren, da derzeitige Lösungen beispielsweise die Verwendung großer Mengen an Wasser beinhalten.

Juno-Projektleiter Scott Bolton vom Southwest Research Institute in Texas sagte, dass irgendwann in den späten 1960ern oder 1970ern Wissenschaftler begannen zu lernen, wie gefährlich die Strahlungsgürtel bei Jupiter sind. "Damals, 1968, wussten wir wahrscheinlich, dass es Radiowellen gab und dass es ein Magnetfeld gab, aber ich glaube nicht, dass irgendjemand es noch mit einer wirklich schwierigen Umgebung in Verbindung gebracht hat", sagte er zu ProfoundSpace.org.

Schon in den 1980er Jahren, als die Galileo-Raumsonde gebaut wurde, unterschätzten Ingenieure, wie intensiv die Strahlungsumgebung war, sagte Amy Simon, eine leitende Wissenschaftlerin für planetare Atmosphären am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.

"Es [die Umgebung] war ziemlich intensiv", sagte Simon, der Papiere veröffentlicht hat, die die Galileo-Daten überprüfen. "Wir haben mit der Galileo-Mission festgestellt, dass jedes Mal, wenn wir in der Nähe von [Jupitermond] Europa oder Jupiter waren, das Raumfahrzeug sich" abstand "[dh seine Aufgabe zu erfüllen]. Es war für diese Umgebung nicht bereit hat unsere Sicht auf den Bau unserer Raumfahrzeuge und unserer Elektronik verändert. "

Strahlung ist nur eine Herausforderung für die Kolonisten. Sie müssten auch ihr eigenes Wasser mitbringen, herausfinden, wo sie Abfälle hinstellen und lange Kommunikationsverzögerungen erleben, wenn sie versuchen, mit Menschen auf der Erde zu sprechen. Einige Techniken, die hilfreich sein könnten, wie die Urinaufbereitung für Astronauten, werden bereits auf der ISS getestet. Kommunikationsverzögerungen können auch bald auf dem Orbit-Komplex getestet werden; Astronauten haben bereits Techniken erprobt, um diese Probleme bei Missionen der NASA Extreme Environment Operations unter Wasser zu mildern.

"Sehr brillant, fantasievoll"

Bolton war ein Fan von Clarke und erinnert sich an den Film "2001". Bevor er Weltraumphysiker wurde, war Bolton ein begeisterter Science-Fiction-Leser in der High School; Er war Teil des Science-Fiction-Buchclubs dort. "Clarke war einer meiner Lieblingsautoren; er war sehr genau und sehr brillant, phantasievoll. Er dachte über die Physik nach, und ich habe mich wirklich damit verbunden", erinnert sich Bolton.

Bolton traf Clarke, der 2008 im Alter von 90 Jahren starb, mehrere Male durch Weltraum- und NASA-Ereignisse. Eine von Boltons denkwürdigsten Begegnungen war es, Clarke dazu zu bringen, im Jahr 2001 eine Kopie des Buches "2001" zu unterschreiben. (Clarke fügte seiner Unterschrift natürlich das Jahr hinzu.)

Bolton nannte die Begegnung einen "komischen Zufall", denn niemand wusste damals, dass Bolton eine Mission zum Jupiter leiten würde - und hier war Clarke und unterschrieb ein Buch über eine Mission bei Jupiter. Aber Bolton erinnert sich, dass er Clarke erzählt hat, wie groß er ist. "Ich sagte ihm, dass er mein Leben beeinflusst hat und so weiter", sagte Bolton.

Simon erinnert sich auch daran, den Film als Kind gesehen zu haben, obwohl es ein paar Jahre nach der Veröffentlichung des Films war."Ich habe es überhaupt nicht verstanden", sagte sie, aber die komplizierte Handlung des Films war so überzeugend, dass sie sie mehrere Male ansah - und las das Buch.

Verständnis ändern

Jupiter hat eine so komplexe Umgebung, dass Weltraumwissenschaftler heute noch viel über den Planeten lernen. Simon betrachtet Jupiter einmal im Jahr mit dem Weltraumteleskop Outer Planets Atmospheres Legacy (OPAL) des Hubble Space Telescope, das jährlich Beobachtungen zu den äußeren Planeten des Sonnensystems sammelt. (Beobachtungen von Saturn werden jedoch erst in diesem Jahr beginnen, da die Raumsonde Cassini bis 2017 dort arbeitete.)

"Ich denke, was wir über das Jupiter-System gelernt haben, ist, dass es so dynamisch ist", sagte Simon. Ein dramatisches Beispiel dafür fand 1992 bis 1994 statt, als sich der Komet Shoemaker-Levy 9 um Jupiter herum auflöste und seine Teile in die Atmosphäre des Gasriesen knallten. "Es hat uns bewusst gemacht, dass sich das Sonnensystem immer noch verändert, und es ist nicht alles fest und statisch", sagte sie.

Weitere Beobachtungen von Jupiter zeigten Veränderungen in seiner Atmosphäre, sagte Simon. Der berühmte Sturm des Großen Roten Flecks schrumpft, ändert seine Farbe und kann relativ bald verschwinden. Wolken bewegen sich und die berühmten Jupiter-Bands verschieben sich. Wissenschaftler versuchen immer noch, Jupiters Wetter zu verstehen, fügte Simon hinzu, aber es ist schwierig, weil OPAL Jupiter nur einmal in jedem Erdenjahr betrachtet. Da Jupiters Umlaufbahn etwa 12 Erdjahre lang ist, verglich Simon die Situation mit dem Versuch, nur einmal im Monat auf die Erde zu schauen und dann basierend auf diesen Daten Wettervorhersagen zu treffen.

Sogar Junos kurze Zeit bei Jupiter hat viele Überraschungen offenbart, sagte Bolton. Zum einen scheint die Atmosphäre des Planeten, einschließlich Stürmen wie dem Großen Roten Fleck, extrem tief unterzugehen. Wissenschaftler haben mehr Informationen über Jupiter Auroras und polaren Zyklonen entdeckt. Sogar die innere Struktur sieht anders aus als von den Forschern erwartet.

"Wir dachten, dass es einen kleinen Kern oder keinen Kern aus felsigem Material geben würde", sagte Bolton. "Jetzt fanden wir heraus, dass der [Kern] riesig und vielleicht teilweise aufgelöst ist."

Jupiter, der Riese unseres Sonnensystems, ist ebenso faszinierend wie fotogen. Wie viel wissen Sie über den König der Planeten?

Und in den 2020er Jahren sind weitere Missionen für das Jupiter-System geplant. Diese Missionen werden sich auf eine weitere neue Forschungsrichtung konzentrieren: Eismonde. Erst nachdem Voyager 1 und 2 1979 von Jupiter geflogen wurden, erkannten die Forscher, dass der Mond Europa wahrscheinlich einen Ozean unter seinem Eis hatte. Jetzt wird angenommen, dass die Jupitermonde Ganymed und Callisto auch Ozeane haben. In den letzten Jahren haben die Hubble-Forscher sogar Wasserspritzer aus Europa entdeckt.

Die Mission der Jupiter ICy Monde Explorer (JUICE) der Europäischen Weltraumorganisation soll 2022 starten und 2029 zur Untersuchung von Ganymed, Callisto und Europa kommen. Die NASA arbeitet unterdessen an einer Europa-Clipper-Mission, die voraussichtlich in den 2020ern starten wird.