Wo kann man im Weltraum parken?

Stürme auf der Sonne können Satelliten, GPS und Stromnetze lahmlegen. Damit man auf der Erde vorher davon weiß, überwacht eine Sonde die Sonne und bleibt dabei immer zwischen ihr und uns. Doch im Weltraum kann man nicht anhalten: Was sich nicht bewegt, fällt in die Sonne. Wie hält sie sich dort?

Schwerkraft ausgleichen reicht nicht

Zwischen Sonne und Erde gleicht sich die Anziehung beider an einem Ort aus, etwa 260.000 km von der Erde entfernt. Dort hält sich eine Sonde aber nicht: Nichts lenkt sie ab, sie fliegt geradeaus, während die Sonne die Erde auf ihre Bahn lenkt. An Ort und Stelle bleibt sie nicht.

Wer näher ist, ist schneller

Merkur umrundet die Sonne in 88 Tagen, die Erde in einem Jahr und der Mars in knapp zwei Jahren. Je näher an der Sonne, desto stärker zieht sie, desto schneller muss ein Körper fliegen, um nicht hineinzufallen, und desto kürzer ist seine Bahn.

Wenn nur die Sonne zöge

Damit eine Sonde relativ zur Erde stillsteht, muss sie die Sonne wie die Erde in einem Jahr umrunden. Würde sie aber nur von der Sonne angezogen, würde eine Sonde etwas näher an der Sonne schneller kreisen und die Erde überholen. Eine Sonde etwas weiter draußen würde zurückbleiben.

L1: Die Erde bremst

Doch die Erde zieht die Sonde auch an, und zwar von der Sonne weg; so wird der Zug der Sonne schwächer und die Sonde kreist langsamer. Bei 260.000 km hebt die Erde ihn ganz auf, das ist zu viel; etwa 1,5 Millionen km von der Erde passt es genau, und die Sonde umrundet die Sonne wie die Erde in einem Jahr. Dieser Ort heißt L1, der erste von fünf Lagrange-Punkten, benannt nach dem Mathematiker, der sie berechnet hat.

L2: Die Erde schiebt an

Hinter der Erde ist es umgekehrt: Die Erde zieht die Sonde in dieselbe Richtung wie die Sonne, deshalb kreist die Sonde schneller, als wenn nur die Sonne sie anzöge. Wieder etwa 1,5 Millionen km von der Erde umrundet sie die Sonne in genau einem Jahr. Das ist L2.

Das James-Webb-Weltraumteleskop

In L2 kreist das James-Webb-Weltraumteleskop. Sonne, Erde und Mond liegen von dort aus immer auf derselben Seite, also verdeckt sie ein einziger Sonnenschild so groß wie ein Tennisplatz. Dahinter bleibt das Teleskop im Schatten und kühlt unter −220 °C ab – nur so fängt es die schwache Wärme ferner Galaxien ein.

Fünf Punkte

Solche Orte gibt es fünf. L3 liegt der Erde gegenüber hinter der Sonne, L4 und L5 auf der Erdbahn 60° vor und hinter ihr. Warum gerade dort, lässt sich nicht anschaulich erklären, aber die Rechnung zeigt, dass eine Sonde auch dort die Sonne in genau einem Jahr umrundet.

Berg oder Tal?

L1, L2 und L3 sind wie eine Bergkuppe: Entfernt sich eine Sonde in L2 ein Stück von der Erde, zieht die Erde sie schwächer an, und die Sonde entfernt sich noch weiter. Deshalb zündet Webb alle paar Wochen kurz das Triebwerk. L4 und L5 sind wie Täler: Was dort hängen bleibt, bleibt.

Asteroiden bei Jupiter

Jeder Planet hat dieselben Punkte. Dass die Täler halten, zeigt Jupiter: In seinen Punkten L4 und L5 haben sich über zehntausend Asteroiden gesammelt, die schon seit Milliarden Jahren mit ihm um die Sonne kreisen.

Also: Wo kann man parken?

In den Lagrange-Punkten: Dort umrundet eine Sonde die Sonne in genau einem Jahr und bewegt sich relativ zur Erde nicht. So überwacht die Sonde vom Anfang die Sonne aus L1, und in L2 versteckt sich Webb vor ihr. In L1 bis L3 muss man ab und zu das Triebwerk zünden, in L4 und L5 hält sich eine Sonde ohne Hilfe.