Die Raumsonde Juice (Jupiter icy moons Explorer) der europäischen Raumfahrtbehörde Esa ist auf dem Weg zum Jupiter. Und obwohl die Sonde bereits im April 2023 gestartet ist, wird sie am 19. und 20. August 2024 an der Erde und dem Mond vorbeifliegen. Dieser Vorbeiflug, das Swing-by-Manöver, ist wichtig, damit Juice später auch den Jupiter und seine Monde erreicht.

Nach Angaben der Esa, die den Satelliten vom Kontrollzentrum in Darmstadt aus steuert, ist der Vorbeiflug als Bremsmanöver um Mond und Erde eine Premiere. "Der kleinste Fehler könnte Juice vom Kurs abbringen und das Ende der Mission zur Folge haben", heißt es in einer Mitteilung.

Juice soll am 19. August 2024 um 23:28 Uhr (MESZ) in einer Höhe von rund 12.000 Kilometern zur Mondoberfläche zunächst unseren Trabanten und am Folgetag um 23:57 Uhr (MESZ) in einer Höhe von rund 19.000 Kilometern die Erde umfliegen. Anschließend soll die Raumsonde den Kurs zur Venus (August 2025) aufnehmen und später – im September 2026 und Januar 2029 noch zweimal zur Erde zurückkehren.

Warum muss die Raumsonde erst ein Jahr lang im Weltall unterwegs sein, um nun wieder an der Erde und dem Mond vorbeizufliegen? Und warum kann Juice nicht auf direkten Weg zum Jupiter und seinen natürlichen Satelliten fliegen? Zum einen benötigt das Raumfahrtzeug auf diesem Weg viel weniger Treibstoff, weil es die Schwerkraft der Himmelskörper nutzt, um abzubremsen oder zu beschleunigen.

Zum anderen kann ein direkter Anflug dazu führen, dass die Raumsonde auf einem seiner Zielobjekte zerschellt oder mit hoher Geschwindigkeit an ihm vorbeifliegt und die Mission dadurch gescheitert ist. Zwar könnten die Triebwerke auch zum Abbremsen genutzt werden, jedoch würde dies viel Treibstoff verbrauchen. Je mehr Treibstoff die Sonde braucht, desto größer muss sie gebaut werden.

Eine Infografik über die Jupitermond-Mission Juice von der europäischen Raumfahrtbehörde Esa Bildrechte: Esa, ATG

Das wiederum kann zu einem Problem beim Raketenstart ins Weltall führen. Denn: einerseits kann die Fracht nur eine begrenzte Größe haben, damit sie in die Rakete passt. Andererseits bestimmt das Gewicht der Sonde auch die Masse, die ins Weltall befördert werden kann. Durch die Schwerkraft der Erde kann die Trägerrakete auch nur eine bestimmte Masse ins All befördern.

Bei einem Swing-by-Manöver (auch Schwerkraftumlenkung oder Vorbeischwungmanöver genannt) fliegt ein relativ leichter Raumflugkörper dicht an einem sehr viel größeren Körper wie einem Planeten vorbei und nutzt dessen Anziehungskraft. Da die Raumsonde bei diesem Manöver um einen Planeten herumfliegt, ändert sich auch ihre Flugrichtung. Dabei kann die Geschwindigkeit entweder gesteigert und gemindert werden.

Wenn das Raumfahrzeug näher an den größeren Himmelskörper herankommt, kann dies sogar die Effizienz des Treibstoffs steigern (auch Oberth-Effekt genannt). Ein solches Manöver kann zudem mit einer Triebswerkszündung kombiniert werden.

Die zehn Instrumente an Bord sollen ab dem Jahr 2031 einen genauen Blick auf die Jupitermonde Europa, Kallisto und Ganymed werfen. Bei den drei Monden geht die Fachwelt davon aus, dass sich unter ihren kilometerdicken Eispanzern Wasser befindet.

Eine Infografik über die Jupitermond-Mission Juice von der europäischen Raumfahrtbehörde Esa Bildrechte: Esa, ATG

"Man weiß, dass es im Inneren der Monde schon eine Hitzequelle geben muss, die das Wasser flüssig hält. Denn ab und zu passiert es, das Fontänen aus dem Inneren, aus dem Untergrund einiger dieser Monde herausschießen", erklärt der Dirk Schlesier, der Leiter des Planetariums in Halle (Saale) gegenüber MDR WISSEN. Damit könnten dort die Voraussetzungen für die Entstehung von Leben erfüllt sein.

Die Vorbeiflüge an Mond und Erde kann das wissenschaftliche Team der Mission als Testumgebung nutzen. Dabei kann die Raumsonde erstmals Daten von einer echten Oberfläche im Weltraum sammeln und einer Analyse zur Verfügung stellen. Die Hauptmission soll von 2031 bis 2035 andauern.