Erdrotation beeinflusst Bahnen von Raumsonden - Relativitätstheorie reicht als Erklärung nicht aus

Wenn Raumsonden an der Erde vorbeifliegen, ändern sich ihre Bahnen um ein winziges bisschen anders, als es das Gesetz der Schwerkraft vorhersagt.

Pasadena (USA) - Ein Team amerikanischer Forscher hat nun eine empirische Formel gefunden, die diese "Vorbeiflug-Anomalie" korrekt beschreibt. Die Wissenschaftler sehen in der Formel einen Hinweis darauf, dass die Rotation der Erde die Bahnen der Sonden beeinflusst. Eine physikalische Erklärung für das Phänomen liefere die Formel allerdings noch nicht, schreiben die Forscher im Fachblatt "Physical Review Letters".

Enge Vorbeiflüge an Planeten ("fly-bys") werden in der Raumfahrt standardmäßig eingesetzt, um Raumsonden auf einen neuen Kurs zu bringen und ihnen zusätzlichen Schwung für ihre Reisen zu den äußeren Planeten zu geben. Als die Jupitersonde Galileo am 8. Dezember 1990 in 960 Kilometern Höhe über die Erde hinweg zog, erlebten die beteiligten Forscher eine Überraschung: Das Raumfahrzeug zeigte nach dem Flyby eine um rund 14 Meter pro Stunde größere Geschwindigkeit als erwartet. Die Differenz war zwar klein, aber immerhin etwa 50-mal größer als der Messfehler! Inzwischen konnte die Flyby-Anomalie auch bei anderen Raumsonden beobachtet werden: Im Januar 1998 bei der Asteroidensonde Near und im März 2005 bei der Kometensonde Rosetta.

Nasa-Forscher John Anderson vom Jet Propulsion Laboratory und sein Team haben nun eine mathematische Beschreibung des Effekts gefunden, welche die beobachteten Abweichungen reproduziert. Entscheidend ist demnach, unter welchen Winkeln relativ zur Erdbahn die Sonde auf die Erde zu und von der Erde wegfliegt: Je größer der Unterschied zwischen diesen Winkeln, desto größer ist auch die Vorbeiflug-Anomalie. "Das deutet darauf hin, dass die Rotation der Erde etwas mit dem Effekt zu tun hat", so Anderson.

Tatsächlich verzerrt die Rotation eines Planeten die Raumzeit in seiner Umgebung. Doch dieser in der Allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein beschriebene Effekt ist zu klein, um die Vorbeiflug-Anomalie zu erklären. Die Forscher halten es deshalb für denkbar, dass das Phänomen ein Hinweis auf eine "neue Physik" jenseits der Relativitätstheorie ist.