Für die planetare Fernerkundung werden neben Sensoren im sichtbaren Licht auch Detektoren in vielen weiteren Teilen des elektromagnetischen Frequenzspektrums eingesetzt. Bei diesen Sensoren ist die Auflösung aber vielfach geringer. Allein deshalb bleiben noch viele Fragen ungeklärt und können nur durch zukünftige Raufahrtmissionen geklärt werden.

Vorgehensweise bei der Erforschung

Der klassische Prozess der Erkundung anderer Himmelskörper besteht aus den nachfolgend aufgeführten Stufen. Diese einzelnen Schritte stellen jeweils ein in Technik, Navigation und Antriebsbedarf komplexeres Missionsdesign dar:

• Vorbeiflug (Flyby)
• Harte Landung auf der Oberfläche (Hard Landing, Impact) und Atmosphärensonde (Atmospheric Probe)
• Umlaufbahn um den Himmelskörper (Orbit)
• Weiche Landung auf der Oberfläche (Soft Landing)
• Roboterfahrzeuge (Rover), Ballon- und Flugzeugsonden/Drohnen
• Materialprobenrückführung (Sample Return)
• Bemannte Expedition

Dieser Ablauf wird nicht immer in dieser Reihenfolge eingehalten. Oftmals werden Schritte zusammengefasst oder übersprungen, wie der Blick auf fast fünf Jahrzehnte Planetenerkundung zeigt. Dafür gibt es sowohl technisch-wissenschaftliche Gründe als auch finanzielle bzw. politische Ursachen.

Die ersten vier Jahrzehnte

Am 2. Januar 1959 erreichte die sowjetische Raumsonde Luna 1 erfolgreich die Fluchtgeschwindigkeit der Erde und läutete damit das Zeitalter der Planetenerkundung ein. Damit verließ erstmals ein Raumfahrzeug nach vielen Fehlversuchen den Einflussbereich unseres Heimatplaneten. Die nachfolgend einsetzende Erkundung des Sonnensystems lässt sich zeitlich in vier Phasen einteilen.
 
Die erste Phase von 1959 bis 1967 ist geprägt durch die Erkundung von Venus, Mond und Mars mit unbemannten Raumsonden. Die Erforschung des Mondes diente vor allem der Vorbereitung bemannter Missionen. Zu erwähnen sind hier die sowjetischen Missionen Luna 1 (Mondvorbeiflug), Luna 2 (harte Mondlandung) und Luna 3, die erste, wenn auch qualitativ schlechte Bilder von der „Mondrückseite“ lieferte. Diese drei Sonden wurden alle im Jahr 1959 gestartet, gefolgt von weiteren Missionen, insbesondere durch die USA. Die Programme Ranger, Surveyor und Lunar Orbiter zur Erkundung des Mondes suchten bereits nach möglichen Landeplätzen für bemannte Missionen. Erste Aufnahmen von der Oberfläche und aus der Umlaufbahn des Mondes lieferten ab 1966 die Sonden Luna 9, Surveyor 1 sowie Lunar Orbiter 1 und 2. Die Erkundung von Venus und Mars bestand vor allem aus Vorbeiflügen, von denen nur wenige so erfolgreich waren wie Mariner 2 (Venus, 1964), Mariner 4 (Mars, 1964/65), oder der ersten Atmosphärensonde Venera 4 (Venus, 1967). Bereits in dieser Phase wurde der Umstieg auf leistungsfähigere Trägersysteme mit teilweise hochenergetischen, kryogenen Oberstufen wie Atlas-Centaur (USA) oder Proton (UdSSR) vollzogen.
 
Die zweite Phase von 1968 bis 1972 ist von der Durchführung der ersten bemannten Mondmissionen gekennzeichnet. Neben den sechs erfolgreichen Mondlandungen durch die USA fanden weiterhin vor allem sowjetische unbemannte Missionen zu Mond, Mars und Venus statt. Technisch und wissenschaftlich gesehen, stellten die Apollo-Missionen einen bedeutenden Fortschritt dar, der hier nicht näher im Detail erläutert werden soll. Parallel dazu gab es auch unbemannte Rückführungen von Mondgestein (Luna 16 und 20), sowie das erste Roboterfahrzeug auf dem Mond (Luna 17/Lunochod 1). Neben weiteren erfolgreichen Vorbeiflügen an Venus und Mars landete 1970 die erste Sonde auf der Venus (Venera 7) und Mariner 9 schwenkte in eine Umlaufbahn um den Mars ein und wurde damit zum ersten künstlichen Satelliten um einen anderen Planeten (1971/72).
 
Die dritte Phase von 1973 bis 1983 wird einerseits von der intensiveren Erforschung von Mars und Venus, andererseits von der Erkundung des äußeren Planetensystems bestimmt. Der bislang einzige Vorbeiflug an Merkur unter erstmaliger Ausnutzung der Swing-by-Technik fand mit Mariner 10 von 1973 bis 1975 statt. Daneben wurden weiteren Missionen zur Venus und zum Mars durch die UdSSR durchgeführt. Besondere Bedeutung erlangten in diesen Jahren zwei Programme: Viking und Voyager. Im Rahmen des amerikanischen Viking-Programms wurden 1975 zwei Lander und zwei Orbiter zum Mars geschickt, die dort ein Jahr später ihre Arbeit aufnahmen und teilweise bis in die achtziger Jahre hinein Daten zur Erde sandten. Die Ergebnisse, vor allem die Fotokartierung der Oberfläche im Rahmen dieser Missionen bilden noch heute wichtiges Grundlagenwissen über diesen Planeten und dienen der Vorbereitung zukünftiger Missionen. Ahnliche Bedeutung erlangte das Voyager-Programm. Nach Vorbereitung durch die Sonden Pioneer 10 und 11 starteten die beiden Voyager-Sonden zu ihrer „Grand Tour“ von 1977 bis 1989 zu den Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun und ihren jeweiligen Monden. Das gewonnene Bildmaterial stellt in vielen Bereichen bis heute unabdingbares Grundlagenwissen dar. Die UdSSR setzte in dieser Phase ihr umfangreiches Venus-Programm mit Landungen, Oberflächenaufnahmen, Ballonsonden und Radarkartierungen fort. Die Venus wurde im Rahmen des US-amerikanischen Pioneer-Programms ebenso erkundet wie der Komet Halley, der gleich von mehreren Raumsonden aus Europa, der UdSSR und Japan Besuch bekam. In diesen Jahren wurden neue oder modifizierte Sondentypen entwickelt, die jeweils eine höhere Nutzlastmasse ermöglichten; in der UdSSR ab Mars 2 bzw. Venera 9 und in den USA nach Mariner 10 mit Raumfahrzeugen des modifizierten Mariner-Busses.
 
Die vierte Phase beginnt 1989 und hat zwei Schwerpunkte; einerseits Start und Betrieb großer Raumsonden wie Magellan, Galileo oder Cassini/Huygens, andererseits die Durchführung kleiner, sehr spezialisierter Missionen. Dabei bezieht sich die Größeneinschätzung sowohl auf die Masse der Raumfahrzeuge als auch auf Kosten, Entwicklungs- und Betriebszeiten der Mission. Herausragende sind dabei Galileo als Langzeitmission zur Erkundung des Jupitersystems (Start 1989, Missionsende 2003) und als Technologiedemonstration Mars Pathfinder mit Rover Sojourner, die im Sommer 1997 auf dem Mars landete (Start 1996). Die Bilder beider Missionen sind auf großes Interesse in der Öffentlichkeit gestoßen und haben wesentlich zur gestiegenen Popularität der planetaren Raumfahrt beigetragen.

Zukünftige Missionen und Programme

Um die Jahrtausendwende herum sind im Wesentlichen zwei Schwerpunkte sichtbar geworden und markieren damit den Beginn einer neuen Phase in der internationalen Planetenerkundung: die intensive und langfristige Erkundung des Mars und die Rückkehr zum Mond sowie dessen weitere Erforschung und zukünftige Nutzung. Daneben gibt es eine Vielzahl weiterer Missionen speziell zu den kleinen Körpern unseres Sonnensystem aber auch zu Zielen, die bereits einige Zeit oder bisher völlig unerforscht waren. Dazu zählen Merkur, Venus und vor allem Pluto, der letzten „weißen Fleck“ unter den Planeten.
 
Insgesamt ist die Zahl der Planetenmissionen größer als in den vergangenen zwei Jahrzehnten. Da sich viele Sonden der kommenden Jahre in der Planung, der Entwicklung bzw. Integration oder sogar auf dem Weg zu ihren Zielen befinden, sind die Schwerpunkte und Trends im Missionsdesign deutlich erkennbar: kleine, spezialisierte Sonden, die zunehmend nicht nur von großen Raumfahrtagenturen entwickelt werden, sowie möglichst kurze Planungs- und Bauzeiten zur Verringerung der Kosten.

Innerhalb der nächsten Jahrzehnte sollen etwa alle zwei Jahren Sonden zu unserem äußeren Nachbarplaneten geschickt werden. Fernziel ist dabei die bemannte Landung auf dem roten Planeten. Neben den USA mit dem Mars Surveyor-Programm, das Orbiter, Lander, Rover und in Zukunft auch Sample Return-Missionen beinhaltet, beteiligen sich daran auch andere Nationen mit Instrumenten bzw. eigenen Sonden wie z.B. Europa mit der sehr erfolgreichen Mars Express-Mission, die seit Ende 2003 eine Fülle von Daten und Bilder vom Mars sendet. Seit Ankunft des Mars Reconnaissance Orbiters im März 2006 sind sogar sechs Sonden gleichzeitig in Betrieb.

Die europäische Technologietestsonde SMART-1, die seit November 2004 den Mond umrundet und im Sommer 2006 ihre Mission mit einem Impakt beendet hat, ist gewissermaßen nur der Auftakt zu einer massiven Erforschung unseres Erdtrabanten. Innerhalb der nächsten Dekade sollen Raumfahrzeuge aus den USA, Japan, Indien, China und auch Deutschland folgen. Mit Orbitern und Rovern sowie später mit automatischen Probenrückführungen soll die Oberfläche und das Innere erkundet werden, um die Rückkehr des Menschen zum Mond vorzubereiten.

Die Erkundung der kleinen Körper unseres Sonnensystems stellt einen zusätzlichen Eckpunkt dar. Die Mission Stardust hat zu Jahresbeginn 2006 erfolgreich Staub vom Kometen Wild/2 zur Erde zurück gebracht. Trotz zahlreicher technischer Probleme bei der japanischen Asteroidensonde Hayabusa, die im November 2006 höchstwahrscheinlich Proben auf dem Asteroiden Itokawa entnommen hat, ist diese nun auf dem Weg zurück zur Erde und wird im Juni 2010 in die Erdatmosphäre eintreten. Bisher ohne Probleme ist die Anfang 2004 gestartete europäische Rosetta-Mission auf dem Weg zum Kometen Churyumov-Gerasimenko, in dessen Umlaufbahn sie Mitte 2014 eintreten wird, um wenige Monate später auf seinem Kern den Lander Philae abzusetzen.

Die Mission Cassini/Huygens als eine der letzten großen Missionen zur Erkundung des Saturnsystems ist seit ihrer Ankunft im Sommer 2004 ein weiterer Brennpunkt in der Planetenforschung. Sie wird voraussichtlich eine ähnliche Datenmenge über das Saturnsystem liefern, wie es bei Galileo vom Jupitersystem der Fall war. Besonders komplex im Hinblick auf das Missionsszenario aber auch spannend und wissenschaftlich hoch interessant war im Januar 2005 der Abstieg der Landesonde Huygens durch die Atmosphäre des Titan zu seiner Oberfläche.

Weitere Ziele sind bereits abgesteckt, Sonden teilweise auf dem Weg dahin: Erkundung des Merkur durch die im August 2004 gestartete US-amerikanische Sonde Messenger und die geplante europäisch-japanische Mission BepiColombo (Start 2012/13), die Erforschung der Asteroiden Ceres und Vesta durch Dawn (Start 2007) sowie der Vorbeiflug am Pluto durch die im Januar 2006 gestartete Mission New Horizons (Vorbeiflug 2015). Die Sonde Venus Express befindet sich nun bereits seit April 2006 in einer Umlaufbahn um die Venus.