Navigation im Weltraum ist fundamentale Physik: Wenn man weiß, wie schnell ein Objekt startet und wie die Gravitationsfelder aller Körper im Sonnensystem auf es wirken, kann man seinen Weg exakt vorhersagen. Neue Horizons traf Pluto nach 9 Jahren Flug auf wenige Kilometer genau.
Das Deep Space Network
Das Deep Space Network (DSN) der NASA ist das globale Antennensystem zur Kommunikation mit Raumsonden. Drei riesige Antennenkomplexe in Goldstone (USA), Madrid (Spanien) und Canberra (Australien) sind so um den Globus verteilt, dass immer mindestens eine Station Sicht auf jede Raumsonde hat. Durch die Messung der Ankunftszeit von Radiosignalen kann die Position einer Sonde auf Kilometer genau bestimmt werden.
Gravitationsschleuder — Kostenlose Energie
Raumfahrtingenieure nutzen die Gravitationskraft von Planeten, um Raumsonden kostenlos zu beschleunigen und umzulenken. Voyager 2 nutzte Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun als Gravitationsschleudern — ohne diesen Trick hätte keine Rakete genug Treibstoff für diesen Weg mitführen können. Die Cassini-Sonde zur Saturn nutzte Venus (2x), Erde und Jupiter als Schleuder.
Sternnavigation
Sternkameras an Bord von Raumsonden fotografieren den Sternenhimmel und vergleichen die Muster mit gespeicherten Katalogen. Da Sterne extrem weit entfernt sind, erscheinen sie immer an denselben relativen Positionen — ein perfekter Navigationswürfel. Mit drei Sternen kann ein Raumschiff seine Orientierung im Raum auf Bogensekunden genau bestimmen.
