Mit dem Start von Sputnik 1 durch die Sowjetunion am 4. Oktober 1957 begann das Raumfahrtzeitalter. Schon kurz darauf gelang es der ehemaligen UdSSR und den USA, Raumsonden zum Mond sowie zur Venus und zum Mars zu schicken, den beiden Nachbarplaneten der Erde. Bereits in den 1970er-Jahren wurden weiter entfernte Planeten angesteuert, und es beteiligten sich auch andere Nationen an der Erforschung der Planeten, Monde, Asteroiden und Kometen des Sonnensystems, der Sonne selbst und an der Untersuchung des interplanetaren Raums und der kosmischen Umgebung. Trotz einiger Fehlschläge haben die vielen erfolgreichen Missionen zu den Körpern unseres Sonnensystems eine Vielzahl von Erkenntnissen über unsere nähere Umgebung im Weltall erbracht.
Künstlerische Darstellung der Raumsonde Cassini über den Saturnringen (© NASA/JPL)Eine wesentliche Rolle bei der Erkundung des Sonnensystems spielt die Erfassung der Oberflächen dieser vielgestaltigen Körper oder, wie im Falle der großen Gasplaneten, der äußersten Schichten ihrer Atmosphären. Dies geschieht auf Raumsonden mit zunächst konventioneller, später digitaler und schließlich multispektraler Fotografie sowie mit der abbildenden Spektroskopie, die auch kürzere und längere Wellenlängen erfasst. Gestatten dichte Atmosphären keine unmittelbare Sicht auf die Oberfläche, wie bei dem Planeten Venus oder dem Saturnmond Titan, können Radarexperimente zur Charakterisierung der Oberflächen angewendet werden.
Für die planetare Fernerkundung werden neben Sensoren für das sichtbare Licht, die in verschiedenen Kamerasystemen zum Einsatz kommen, auch Detektoren für viele weitere Teile des elektromagnetischen Frequenzspektrums in Spektrometern eingesetzt. Bei diesen Sensoren ist die Auflösung aber vielfach geringer. Allein deshalb bleiben viele Fragen ungeklärt und können nur durch zukünftige Raumfahrtmissionen geklärt werden.
Start von Rosetta an Bord einer Ariane-5-Rakete am 2. März 2004 von Kourou (© ESA/CNES/ARIANESPACE-Service Optique CSG, 2004)
Der klassische Prozess der Erkundung anderer Himmelskörper besteht aus den nachfolgend aufgeführten Stufen. Diese einzelnen Schritte stellen jeweils ein in Technik, Navigation, Kommunikation und Antriebsbedarf komplexeres Missionsszenario dar:
- Start, ggf. kurzzeitiges „Parken“ in der Erdumlaufbahn, Einschuss in eine interplanetare Flugbahn
- Vorbeiflug am Zielkörper
- Harte Landung auf der Oberfläche und/oder Absetzen einer Atmosphärensonde
- Umlaufbahn um den Himmelskörper
- Weiche Landung auf der Oberfläche und Aktivierung einer Experimentalstation
- Roboterfahrzeuge (Rover), Ballon- und Flugzeugsonden/Drohnen
- Materialprobenrückführung
- Astronautische Expedition
Dieser Ablauf wird nicht immer in der hier aufgeführten Reihenfolge eingehalten. Oftmals werden Schritte zusammengefasst oder übersprungen, wie der Blick auf fast fünf Jahrzehnte Planetenerkundung zeigt. Dafür gibt es sowohl technisch-wissenschaftliche, als auch finanzielle bzw. politisch-gesellschaftliche Gründe.