Eine von der Erde gestartete Raumsonde nämlich ist nicht da, wo sie eigentlich sein sollte. Irgendeine geheimnisvolle Kraft bremst „Pioneer 10“ ab, und bis heute hat niemand erklären können, wer dort draußen, am Rande unseres Sonnensystems, auf die kosmische Bremse tritt. Doch nun hat sich eine Reihe von Astrophysikern und Kosmologen zusammengeschlossen, um der sogenannten „Pioneer“-Anomalie endlich wissenschaftlich auf die Spur zu kommen.

Dabei hatte die Mission ans Ende unseres Planetensystems als ungetrübte Erfolgsstory begonnen: „Pioneer 10“ und ihre baugleiche Schwestersonde „Pioneer 11“ hatten ihrem Namen zunächst Ehre gemacht und Pionierarbeit geleistet. „Pioneer 10“ ist eine der ältesten und erfolgreichsten Raumsonden der Nasa. Sie startete am 2.März 1972 und hat sich seitdem mehr als zwölf Milliarden Kilometer von der Erde entfernt. An Bord hat sie die legendäre Goldplakette. Sie zeigt einen Mann und eine Frau und soll den Findern ein paar Informationen über unser Sonnensystem mitgeben. Die Sonde hat 1983 den Planeten Pluto passiert und bewegt sich mit zwölf Kilometern pro Sekunde auf das Sternbild Stier zu. Erst vor vier Jahren war der Funkkontakt zur Erde endgültig abgerissen, doch beide Sonden haben ein erstaunliches Erbe hinterlassen: Beide sind auf ihre alten Tage vom Kurs abgekommen, aus bislang unbekannten Gründen.

Die Ursache dafür könnte simpel, weil systemimmanent sein – vielleicht ein Leck, durch das Gas nach außen dringt oder Hitze entweicht. Die Wärmeabstrahlung beider Raumschiffe hängt ab von der Leistungsfähigkeit der Bordbatterie und damit von der Restenergie der Sonde. Die radioaktiven Thermalgeneratoren an Bord bauen auf dem Zerfall von Plutonium auf. Die Umwandlung von Hitze in Strom dürfte im Laufe der Jahre schwächer werden – und somit könnten die Sonden an Elan verlieren.

Ein Team internationaler Kosmologen will in der Arbeitsgruppe „Pioneer Explorer Collaboration“ ab Juni ein Jahr lang noch einmal die alten Funkdaten der Siebzigerjahre sichten und daraufhin überprüfen, ob die Sonden nicht bereits von Anfang an auf falschem Kurs flogen und diese Abweichung immer größer wurde. „Eine Kursveränderung gleich in der Anfangsphase könnte uns helfen, die Abgabe von Wärme als Grund für die Bahnabweichung anzunehmen oder auszuschließen“, hofft Slava Turyshew, Physiker am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der US-Raumfahrtbehörde Nasa.

Sollte die Abweichung jedoch über die Jahre hinweg gleich geblieben sein, gebe es wohl kaum eine systemimmanente Erklärung, da die thermische Lösung die einzig logische sei, ergänzt John Anderson, ebenfalls vom JPL in Pasadena (Kalifornien). Bislang sind erst elf Jahre der „Pioneer“-Fluggeschichte untersucht worden. In einer neuerlichen Auswertung wollen Turyshew, Anderson und ihre Kollegen nun sämtliche 30 Datenjahre unter die Lupe nehmen und auf Abweichungen untersuchen.

Natürlich könnte ein und derselbe Defekt an zwei baugleichen Sonden ungefähr zur selben Zeit auftreten, doch es gibt ein weiteres Argument gegen eine systemimmanente Ursache der „Pioneer“-Anomalie. Roger Förstner, Systemingenieur im Bereich Navigation beim Weltraumkonzern EADS Astrium in Friedrichshafen, betont, dass derselbe Effekt in identischer Größenordnung bei beiden „Pioneer“-Sonden festgestellt worden sei. „Sie bestätigen sich gegenseitig, sodass wir relativ sicher sein können, dass die Anomalie nicht auf Systemseite stattfindet.“

Blieben äußere Einflüsse im Kosmos. So verdächtigt Eugen Willerding vom Institut für Astrophysik und Extraterrestrische Physik der Universität Bonn eine große Staubwolke, die „Pioneer 10“ und „Pioneer 11“ derzeit durchfliegen. Astronomen vermuten im äußersten Bereich des Sonnensystems, dem sogenannten Kuiper-Gürtel, Ansammlungen von Staub, die etwa einem Zehntel Erdmasse entsprechen. „Diese Dichte würde ausreichen, die Bremsbewegung der ,Pioneer'-Sonden zu erzeugen“, so Willerding. Da sich beide Sonden aber in entgegengesetzter Richtung aus unserem Sonnensystem verabschieden, müsste diese angenommene Wolke überall dieselbe Dichte haben. Außerdem haben Kosmologen rätselhafte Bahnabweichungen mittlerweile auch bei den Raumsonden „Cassini“ und „Ulysses“ sowie bei einem weit entfernten Asteroiden beobachtet.

Weil der Effekt also scheinbar auf alles wirkt, was dort draußen seine Bahnen zieht, kommt dies für einige Kosmologen der Renaissance von Nemesis gleich – einem massereichen Begleiter unserer Sonne in Form eines ausgebrannten Sterns oder eines Riesenplaneten vom Typ Saturn oder Jupiter. Der Astrophysiker Sathyaprakash vom Department of Physics and Astronomy der Cardiff University in Wales (Großbritannien) winkt ab: „Wenn es da draußen ein massereiches Objekt gäbe, hätte es sich schon längst durch seine Schwerkrafteinwirkung auch auf die anderen Planeten bemerkbar gemacht.“ Es stimme zwar, dass beispielsweise der Kleinplanet Pluto eine ungewöhnliche, weil elliptische und geneigte Umlaufbahn um die Sonne hat, aber dies ließe sich ohne Zuhilfenahme eines Planeten X erklären, so der Astrophysiker.

Vielleicht also ist dies die Sternstunde der Mond-Theorie, eine Abkürzung für Modifizierte Newtonsche Dynamik. Danach würde die Anziehungskraft auf langsam fliegende Körper, die sich weit vom Schwerkraftzentrum entfernt aufhalten, merkwürdigerweise wieder stärker werden. Mathematisch ausgedrückt heißt das: Bei sehr geringen Beschleunigungen fiele – gemäß dieser Theorie – die Gravitationskraft einer anziehenden Masse nicht länger umgekehrt proportional zum Abstand ins Quadrat ab, sondern nur noch einfach umgekehrt proportional. Der gravitative Einfluss würde also schwächer werden, aber wesentlich langsamer, als er es sollte.

So wie Einsteins Relativitätstheorie bei extrem kleinen Dimensionen nicht gilt und die Quantenmechanik hinzugenommen werden muss, behauptet die Mond-Theorie, dass Newtons Gravitationsgesetz bei extrem langsamen Geschwindigkeiten nicht gilt. Als Erfinder dieser These gilt der israelische Physiker Mordehai Milgrom. Er schlägt vor, bei sehr geringen Beschleunigungen einen weiteren Wert zu Newtons Gravitationsgesetz hinzuzufügen. Und in der Tat handelt es sich beim Fehlbetrag der „Pioneer“-Sonden exakt um den von der Mond-Theorie vorhergesagten Wert.

Weil die beiden Sonden mittlerweile fast 100 Mal so weit von der Sonne entfernt sind wie die Erde, könnte sich in diesen Dimensionen auch die Ausdehnung des Alls bemerkbar machen. „Die Expansion des Universums wird deshalb als mögliche Ursache vermutet, weil das abweichende Flugverhalten der Sonden genau mit der Expansion des Alls korreliert werden kann“, erläutert Hansjörg Dittus vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation der Universität Bremen. Soll heißen: Der Wert der Abbremsung der Sonden entspricht – mit umgekehrten Vorzeichen – der Ausdehnung des Kosmos.

Zufall oder nicht – ab Juni beginnen die Untersuchungen, mit offenem Ausgang. Der Diplomingenieur Michael Kosbow von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen setzt am Ende auf eine gemischte Lösung. „Vielleicht wird sich letztendlich herausstellen, dass es mehrere zusammenwirkende Effekte sind. Denn was man bislang hat, sind alles Spekulationen – wirklich heiße Kandidaten gibt es nicht.“