Unser Blick in die Geschichte der Weltraumforschung

Die Weltraumforschung ist so spannend wie lange nicht mehr: Die Nasa plant eine bemannte Marsmission, wir entdecken immer mehr Exoplaneten und das neue James-Webb-Teleskop lässt tief ins Universum blicken.

All diese Fortschritte stehen auf den «Schultern von Riesen». Denn nur dank generationen- und kulturübergreifendem Beobachten und Aufzeichnen, genialer Mathematik und erfindungsreicher Ingenieurskunst haben wir es so weit gebracht.

Also schauen wir doch gemeinsam auf diese Geschichte zurück.

Als die Menschen sich vom Jäger und Sammler zum Ackerbauer und Viehzüchter wandelten, begannen sie, den Himmel systematisch zu beobachten. Denn damals wurde es nötig, die Zeit einzuteilen und den richtigen Zeitpunkt zur Aussaat zu kennen.

So hatten schon die alten Ägypter 3000 Jahre vor unserer Zeitrechnung mithilfe astronomischer Beobachtungen einen Kalender entwickelt. Er teilte das Jahr in 365 Tage à 24 Stunden ein und half, den wichtigen Moment der Nilschwemme vorauszusagen.

Besonders geistreich waren die alten Griechen. Aristoteles zum Beispiel beobachtete, dass die Erde bei einer Mondfinsternis einen kreisförmigen Schatten auf den Mond wirft. Seine Schlussfolgerung: Die Erde muss eine Kugel sein.

Dass die Griechen aber auch falschliegen konnten, zeigt, dass sich das geozentrische Modell des Ptolemäos durchsetzte. Sein Buch «Almagest» war damals besonders überzeugend, da sein symmetrischer und anmutiger Kosmos Theorien von Aristoteles und Platon vereinte. Dazu war es gespickt mit einem umfassenden Sternkatalog mit über tausend Sternen und genauen Tabellen zur Vorhersage der Himmelsbewegungen.

Erlebe die Geschichte der Weltraumforschung im grössten Planetarium der Schweiz! Hier erfährst du mehr.

Neben den Fixsternen, die sich brav in Sternbilder gruppieren liessen, waren auch «Wandersterne» (Griechisch: 'planétes') bekannt. Zwar liessen sich auch ihre Bahnen nach langem Beobachten vorhersagen, doch sie in ein schlüssiges Modell zu integrieren, war schwierig.

Schuld daran war, dass einige Planeten nicht immer gesittet vorwärts wanderten, sondern bisweilen stillstanden und sich sogar rückwärts bewegten. Ptolemäos liess diese Planeten deswegen in seinem Modell auf «Epizykeln» kleine Ehrenrunden auf ihren Bahnen drehen. Damit lag er zwar falsch, doch konnte man mit seinem Modell die Himmelsbewegungen sehr gut beschreiben und vorhersagen.

1543 präsentierte Nikolaus Kopernikus im Anschluss an Aristarchos, der dasselbe schon im 3. Jahrhundert vor Christus getan hatte, sein «heliozentrisches» Modell. Darin liess er die Planeten um die Sonne (Griechisch: 'Hḗlios') statt um die Erde kreisen, brauchte dazu aber interessanterweise immer noch Ptolemäos' Epizykeln.

Die Epizykeln verschwanden erst mit Johannes Keplers grosser Himmels-Revolution. Er erkannte nämlich, dass die Planeten sich auf Ellipsen und nicht etwa auf Kreisen um die Sonne bewegten. Physikschüler kennen diese Erkenntnis bis heute als das erste keplersche Gesetz.

Vollends entmystifiziert wurden die Planetenbahnen schliesslich 1678 mit dem Erscheinen von Newtons «Principia». Darin wandte er seine allgemeinen Erkenntnisse zur Gravitation und zur Bewegung auf die Planetenbewegungen an. Und konnte nicht nur zeigen, wie sich die Planeten bewegten, sondern auch warum sie es so taten.

Dank seiner Infinitesimalrechnung und dem allgemeinen Gravitationsgesetz konnten Astronomen nun auf Tag und Stunde genau die Position jedes Himmelskörpers berechnen.

Physikalische Phänomene von den keplerschen Gesetzen zu den Planetenschleifen einfach erklärt und einnehmend inszeniert: Hier geht es zur neuen Planetariums-Show «Explore – was die Planeten bewegt» im Verkehrshaus der Schweiz in Luzern.

In den Jahren nach Galilei wurden die Teleskope immer stärker, sodass Wilhelm Herschel im Jahre 1781 eine Jahrtausendentdeckung gelang: ein neuer Planet.

Der «Neue» entpuppte sich aber bald als renitenter Zeitgenosse, denn seine Bahn liess sich nicht nach den newtonschen Gesetzen berechnen. Sodass nach der herausragenden Beobachtungsleistung wieder einmal ein begnadeter Theoretiker gefragt war. Es war schliesslich der Mathematiker Urban Le Verrier, der verstand, dass ein zweiter Körper auf den Uranus wirkte. Seine Berechnungen führten im Jahr 1846 zur Entdeckung des Planeten Neptun.

Im Anschluss versuchte Le Verrier noch das «Merkurproblem» zu lösen, dessen Bahn ebenfalls nicht uneingeschränkt Newtons und Keplers Gesetzen gehorchte. So berechnete er die Bahn eines Störenfried-Planeten «Vulkan», den bis zu seinem Tod aber niemand entdeckte. Die Lösung des Rätsels gab schliesslich Albert Einstein, indem er Merkurs seltsames Verhalten mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie erklärte.

Mit Albert Einstein sind wir im 20. Jahrhundert angelangt und in einer Epoche des rasanten, nicht abreissenden technologischen Fortschritts. Der Traum vom Fliegen brachte uns bis in den Weltraum, und heute bestehen konkrete Pläne, Menschen zum Mars zu schicken.

Dank der im 19. Jh. entwickelten Spektralanalyse erfuhren wir allein aus dem Licht der Himmelskörper, dass sich das Universum ausbreitet. Und können damit in der Exoplanetenforschung die Atmosphären von Welten in unvorstellbarer Entfernung erkunden.

Gleichzeitig bringen weiterhin Orbiter und Lander Kunde von den Planeten, Asteroiden und Kometen unseres Sonnensystems. So meldeten die sowjetischen Venera-Sonden der 70er und 80er höllische 465° C und 90-fachen Erdatmosphärendruck auf der Venusoberfläche. Und der Mars-Rover «Perseverance» sammelt gerade Gesteinsproben, die mittels einer ausgeklügelten Abholmission zur Erde zurückgebracht werden sollen.

Wer sich für die Zusammenhänge und Abläufe im Weltraum interessiert, findet keinen besseren Ort als das modernste Planetarium der Schweiz. Vorbei sind die Zeiten, in denen Besucherinnen und Besucher im Planetarium aus einem erdgebundenen Standpunkt zu den Sternen schauten.

Heute ist das Planetarium ein vollständiger Weltraumsimulator, mit dessen Hilfe Besucherinnen und Besucher jeden bekannten Ort im Universum besuchen können. Flüge durch die Ringe des Jupiter sind damit genauso möglich wie Punktlandungen auf der Oberfläche der Venus.

Die neue Show «Explore – was die Planeten bewegt» vereint Vergnügen mit der Vermittlung von astronomischem und geschichtlichem Wissen. Und macht dank der immersiven Kraft des grössten Planetariums der Schweiz Dinge wie Planetenschleifen und Keplers Gesetze sicht- und erlebbar.

Mehr zur Show und zum Planetariumsprogramm könnt ihr hier erfahren.

Übrigens: Mit ihren ausführlichen Erklärungen und Visualisierungen eignet sich die Show perfekt für Schulklassen des Zyklus 3 und der Sekundarstufe 2. Das Verkehrshaus stellt unter diesem Link auch Materialien zur Vor- und Nachbereitung zur Verfügung.