Aan de grens van het heelal

Op 5 september 1977 werd de interplanetaire verkenner Voyager 1 gelanceerd. Nu staat de sonde, het snelste object ooit gemaakt, op het punt het zonnestelsel te verlaten.

Al bijna 35 jaar is hij onderweg, NASA’s ruimtesonde Voyager 1. De baan van Pluto is hij al lang gepasseerd, zijn radiosignalen doen inmiddels ruim zestien uur over de terugreis naar de aarde. Steeds leger en donkerder wordt het vacuüm van de ruimte rond de sonde.

Toch bevindt Voyager 1 zich ook nu nog binnen de ‘ademwolk’ van de zon in het winterse heelal. Zo zou je tenminste de ijle bel van zonnewind-deeltjes kunnen omschrijven die de zon voortduren uitstoot en die het zonnestelsel ruim omhullen. Maar lang duurt dat niet meer: Voyager 1 ‘staat’ aan de grens van het heelal daarbuiten.

„Voyager 1 zal het eerste door mensenhanden gemaakte object zijn dat de interstellaire ruimte betreedt”, zegt natuurkundige Ed Stone (76) van het California Institute of Technology. Stone werd in 1972 (!) wetenschappelijk leider van het Voyager-project en is dat altijd gebleven. Hij verheugt zich op de grensovergang: „Eindelijk zullen we directe metingen kunnen doen daar, buiten het zonnestelsel.”

‘Daar' is een plaats waar geen zonnedeeltjes meer waaien, maar de ijle wind van onbekende sterren die al lang geëxplodeerd zijn. In een vacuüm dat, voor zover we weten, nog leger en kouder is dan het vacuüm waarin Voyager 1 nu voortraast. Dáár valt ook het beschermende magnetische veld van de zon weg, waardoor een bombardement van extreem snelle kosmische deeltjes uit het diepe heelal in volle heftigheid losbarst. Daar, in de onbekende interstellaire ruimte, is de zon slechts één ster onder miljarden andere, een speldenprik in het sterrenbeeld Orion zonder bijzondere status.

Of Voyager 1 ooit zover zou komen was nogal een gok, toen NASA begin jaren zeventig besloot om een ‘grand tour’ door het zonnestelsel te maken. Twee identieke ruimtevaartuigen, Voyager 1 en 2, moesten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus van dichtbij onderzoeken. „We hoopten wel dat ze daarna de allereerste interstellaire verkenners zouden worden”, zegt Stone, „maar het ging om de planeten in het buitenste zonnestelsel”.

„Ik had eigenlijk nooit verwacht dat we hier zolang aan vast zouden zitten”, zegt natuurkundige Stamatos ‘Tom’ Krimigis (73) van Johns Hopkins University, sinds 1970 hoofdonderzoeker voor het LECP-meetinstrument voor geladen deeltjes op beide Voyager-sondes. „Toen we lanceerden in 1977 was het ruimtevaarttijdperk twintig jaar oud. Dingen gingen vaak kapot, het was niet duidelijk of apparatuur tientallen jaren kon functioneren in de ruimte. Het leek mij eerlijk gezegd van niet.”

Maar het bleek geen probleem. In 1979 passeerden de Voyagers Jupiter, in 1981 Saturnus. Duizenden beelden en gigabytes aan meetgegevens stuurden ze naar huis. Stone: „We konden de leerboeken over planeten opnieuw gaan schrijven.” De beroemde rode vlek van gasreus Jupiter bleek inderdaad een gigantische permanente orkaan, tot dan toe een wetenschappelijk strijdpunt. En Saturnus had veel meer ringen dan tot nog toe onderscheiden waren.

Tientallen manen van de reuzenplaneten kwamen uitgebreid in beeld, sommige voor het eerst. „We verwachtten identieke steenklompen vol kraters, zoals onze eigen maan”, zegt Stone, „maar ze bleken allemaal anders: Titan heeft een eigen atmosfeer, Europa had raadselachtige groeven in zijn ijskorst, Io had zelfs vulkanen. Het bleek een ware dierentuin.”

Maar daarna werd het stil. Terwijl Voyager 2 koers zette naar Uranus (1986) en Neptunus (1989) onder grote belangstelling van wetenschap en publiek, zwaaide Voyager 1 af langs de raadselachtige Saturnus-maan Titan, om vervolgens decennialang niet meer tegen te komen dan de steeds zwakker blazende zonnewind-deeltjes. „Ook de belangstelling liep behoorlijk terug”, zegt Stone, „alleen een paar collega's en ik lazen de nieuwe gegevens die hij naar huis stuurde nog regelmatig uit.”

Maar sinds kort is de aandacht opgelaaid. Ergens moet de zonnewind stilvallen en de tekenen dat dat punt nabij is, zijn steeds duidelijker. „We zien nu de zonnewind vertragen en ook een toename in de kosmische deeltjes uit het heelal”, zegt Krimigis, „maar de overgang is niet zo overzichtelijk als we verwachtten. De kosmische deeltjes stijgen eigenlijk niet snel genoeg en andere meetwaarden, zoals het magneetveld, zijn onveranderd. We noemen dit maar de ‘transitiezone’, maar dat is vooral een woord om aan te geven dat we er weinig van begrijpen. Het is terra incognita.

„Het kan maanden duren, maar ook nog jaren, voordat we er echt doorheen zijn”, vermoedt Stone, die toch het meest nieuwsgierig is naar wat er aan de andere kant ligt. „We hebben er ideeën over, goed onderbouwde ideeën, maar zeker weten we niets.”

Hoe dan ook zal de stap in het duister voor Voyager 1 de laatste mijlpaal zijn. Zijn energiebron, een elektrische generator aangedreven door radioactief plutonium, begint nu al in kracht af te nemen. Tegen 2025 zal hij het opgeven en zal Voyager 1 door het heelal suizen als een koud stuk metaal. „Ik vermoed dat ik dat moment zelf niet meer mee zal maken”, zegt Krimigis. „Ik hoop eigenlijk toch nog van wel”, zegt Stone.

Maar zelfs dan is Voyagers rol in theorie nog niet helemaal uitgespeeld. Speciaal voor eventuele buitenaardse beschavingen op zijn pad is er een vergulde koperen langspeelplaat aan boord. Op aarde is dat inmiddels een verouderde technologie. Voor de zekerheid is een pick-upnaald bijgeleverd. Op de LP staan opnamen van geluiden in 55 talen, van het gezang van pygmeeën tot de rock-’n-roll van Chuck Berry, van de geluiden van walvissen tot een boodschap van de Amerikaanse president Jimmy Carter; een ideetje van de Amerikaanse astronoom en wetenschapspopularisator Carl Sagan (1934-1996), die NASA ook wist over te halen om Voyager 1 in 1990 nog eenmaal achterom te laten kijken en de inmiddels beroemde ‘Pale Blue Dot’-foto te schieten, waarop de aarde niet meer dan één lichtblauwe pixel is, op een afstand van 6 miljard kilometer.

De andere kant van de langspeelplaat is een gravure, die vernuftig gecodeerd laat zien waar onze zon precies ligt ten opzichte van buursterren. Tot ontsteltenis van critici die het onverstandig vonden om de buitenaardsen zoveel wijzer te maken. Onzin, vond Sagan: we verraden onszelf al jaren aan de buren met onze radio-uitzendingen.

Hoe dan ook is het de vraag of de boodschap van Voyager 1 ooit zal aankomen. Zijn stoffelijk overschot zal pas over zo’n 40.000 jaar weer in de buurt komen van een ster, zegt Stone, namelijk de ster AC+793888 in het sterrenbeeld Slangendrager. Al zal de sonde niet dichter naderen dan 1,6 lichtjaar, nog veel verder dan hij nu van de zon afstaat.

„En in de miljard jaar daarna is de kans dat Voyager 1 dichter in de buurt komt van een ster nog kleiner dan 1 procent”, heeft Stone berekend, „het is waarschijnlijker dat hij voor altijd om het centrum van het melkwegstelsel zal blijven cirkelen”.

De boodschap, vindt Stone, is dan ook niet echt gericht aan de buitenaardsen, „maar vooral aan onszelf, de mensheid. Het laat ons zien hoe ver we kunnen komen.”

Bruno van Wayenburg