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Ein Bild des Jupiters von der Pioneer 10-Mission, das in den NSSDCA-Archiven enthalten ist (Bildnachweis: NASA/Lonnie Shekhtman)

Wertvolle Daten von Weltraummissionen, die Jahrzehnte zurückliegen, werden von Wissenschaftlern im Space Science Date Coordinated Archive der NASA sorgfältig restauriert und archiviert, so dass Forscher heute neue Entdeckungen machen können, indem sie in die Geschichtsbücher eintauchen.

„Erstaunlich ist, wie viele dieser Informationen entweder verloren sind oder zumindest nicht in einem Zustand, in dem man sie nutzen kann“, sagt der Planetenforscher David Williams vom National Space Science Data Center Archive (NSSDCA) gegenüber kosmischeweiten.de. „Wir haben tonnenweise Fotos, Filmrollen von verschiedenen Missionen, eine Menge Mikrofilm und Mikrofiche. Wir arbeiten uns langsam durch sie hindurch.“

Die detektivische Arbeit, die erforderlich ist, um diese alten Daten in Archiven, Kellern und vergessenen Lagerräumen von Institutionen in den gesamten Vereinigten Staaten zu finden und zu restaurieren, könnte nicht wichtiger sein; die ausgegrabenen Daten können auch heute noch von Forschern genutzt werden, um zukünftige Missionen zu unterstützen. Nehmen wir zum Beispiel das Team, das an der NASA-Mission DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging) arbeitet, die Anfang der 2030er Jahre ihre Reise zur Venus antreten wird. Es wird die erste Venus-Mission unter amerikanischer Leitung seit den 1990er Jahren sein (Europa und Japan waren seither wieder auf der Venus). Eines der Ziele auf dem von Kohlendioxid umhüllten Planeten ist ein kontinentgroßes Plateau namens Alpha Regio, ein gigantisches Mosaik aus verformten Oberflächenmerkmalen, die auf Vulkanismus und möglicherweise Einschläge zurückzuführen sind.

Um also zu wissen, wonach DAVINCI auf Alpha Regio suchen sollte, ist das Wissenschaftlerteam der Mission in die Vergangenheit zurückgegangen und hat moderne Analyse- und Machine-Learning-Techniken auf Daten der Magellan-Venus-Mission der NASA aus den frühen 1990er Jahren sowie auf einige Archivdaten des Arecibo-Radars angewandt. Ziel ist es, eine neue Karte von Alpha Regio zu erstellen und rätselhafte geologische Strukturen auf den Mosaiksteinen zu identifizieren, die möglicherweise unbemerkt geblieben sind. Bei einer ähnlichen Nutzung alter Daten fanden die Forscher Anfang dieses Jahres in Magellan-Daten aus den Jahren 1990 bis 1992 Hinweise auf vulkanische Aktivitäten.

Mit den Archivaren

Ohne die harte Arbeit des Teams des NASA Space Science Data Coordinated Archive (NSSDCA) im Goddard Space Flight Center der NASA wären keine dieser alten Daten verfügbar und in einem brauchbaren Zustand. Die Aufgabe des NSSDCA ist die Wiederherstellung und Digitalisierung von Daten aller interplanetaren Raumfahrtmissionen. Gemeinsam suchen die Mitarbeiter nach verlorenen Daten von einigen der frühesten NASA-Missionen, darunter die Apollo-Missionen zum Mond. (Für die Daten anderer Missionen sind andere Einrichtungen zuständig; so ist beispielsweise das Space Telescope Science Institute, das die Weltraumteleskope Hubble und James Webb verwaltet, ebenfalls mit der Archivierung der Daten dieser Observatorien betraut).

Als Leiter des NSSDCA hat David Williams wahrscheinlich einen der besten Jobs bei der NASA. Seine Aufgabe besteht nicht nur darin, Archivar zu sein, sondern auch Detektiv zu spielen und herauszufinden, wo fehlende Daten schlummern könnten, um dann herauszufinden, was diese Daten uns sagen und wie sie formatiert werden sollten, damit sie für künftige Generationen von Astronomen nützlich sind.

„Ich liebe diesen Aspekt der Arbeit“, schwärmte er in einem Interview mit kosmischeweiten.de. „Wenn ich versuche, die Daten auszugraben und etwas herauszufinden, macht mir das hier am meisten Spaß.“

Bis etwa Mitte bis Ende der 1980er Jahre gab es keine Regeln für die Archivierung wertvoller astronomischer Daten, die bei Weltraummissionen gesammelt wurden. Einige Forscher machten sich sogar überhaupt nicht die Mühe, ihre Daten zu archivieren. In den späten 1980er Jahren ließen die Verantwortlichen des Planetary Data System (PDS) der NASA, der zentralen Anlaufstelle für Daten der Planetenforschung, ihre Muskeln spielen und begannen, auf einem Archivierungsprozess zu bestehen, was sogar so weit ging, dass Forschern, die ihre Daten nicht archivierten, die Finanzierung verweigert wurde. Die Aufgabe, dafür zu sorgen, dass die Daten ordnungsgemäß archiviert werden, liegt bei Williams und dem NSSDCA.

„Heute weiß man, dass bei einer Mission seit Magellan [von 1989] oder so, die Daten bis auf wenige Ausnahmen gut dokumentiert und vollständig sind“, sagte er. Bei Missionen, die vor dieser Zeit stattfanden, kann die Verfügbarkeit und Qualität der Daten jedoch sehr unsicher sein.

Mikrofilm mit Daten von der Mariner 4-Mission zum Mars aus dem Jahr 1964. (Bildnachweis: NASA/Lonnie Shekhtman)

„Noch bis Mitte der 80er Jahre gab es keine systematischen Regeln für die Archivierung von Daten“, so Williams. „Das ist etwas, das ich sehr schnell gelernt habe, als ich mit dieser Arbeit begann.“

Jetzt müssen Forscher bei der Beantragung von Fördermitteln nicht nur alle ihre Rohdaten einreichen, sondern auch die Dokumentation, die erklärt, was die Daten messen und wie sie dargestellt werden sollen. Die Forscher müssen sich einer „Datenprüfung“ unterziehen, bei der Williams und seine Kollegen die Daten und die Dokumentation genau unter die Lupe nehmen und sicherstellen, dass sie alles haben, was sie brauchen – alles, was nicht ausreichend dargelegt ist, wird an die Forscher zurückgeschickt, um es zu korrigieren.

Noch fehlende Daten

Es gibt immer noch viele Daten von Experimenten und Missionen aus der Zeit vor der Einführung dieses strengen Validierungsschemas, die einfach nicht archiviert wurden, unvollständig dokumentiert sind oder einfach fehlen, vielleicht sogar dauerhaft.

„Die Dokumentation ist genau so wichtig wie die Daten. Früher bekamen wir kistenweise Kassetten mit einem Begleitschreiben, auf dem stand: „Hier sind alle Daten von dieser und jener Mission“, und wir fragten uns: „Was sollen wir damit anfangen?“, so Williams. „Für die wirklich alten Daten gibt es nicht einmal jemanden, mit dem man darüber reden kann, also muss man selbst herausfinden, wie das Experiment funktioniert hat.“

Heutzutage wird alles digitalisiert und gesichert, aber die ursprüngliche Quelle – sei es ein Ausdruck, ein Mikrofilm oder ein Neun-Spur-Band – wird aufbewahrt, und zwar in einem „Archivinformationspaket“, das im Grunde nur eine Hülle mit der ID der Daten ist. Da Kisten mit Ausdrucken viel Platz benötigen, wurden früher viele dieser Ausdrucke auf Mikrofilm und Mikrofiche übertragen (Folien mit verkleinerten Bildern von gedruckten

Die neue Karte von Alpha Regio auf der Venus wurde aus Daten erstellt, die von Magellan und Arecibo gesammelt und mit neuen Techniken des maschinellen Lernens neu analysiert wurden (Bildnachweis: Jim Garvin/NASA’s Goddard Space Flight Center)Vor etwa 15 Jahren bat uns jemand um die Daten des Viking-Biologieexperiments“, so Williams. Dabei handelte es sich um ein Experiment der beiden Viking-Lander aus dem Jahr 1976, mit dem Proben des Marsbodens auf mikrobielles Leben untersucht werden sollten. Williams glaubte, dass sich alle Daten des Biologieexperiments auf Mikrofilm befänden, aber als er sich im Archiv hinsetzte, um die Unterlagen zu dem Experiment zu sichten, um die gewünschten Daten zu finden, konnte er sie nicht finden. Vielleicht waren sie weggeworfen worden oder schlecht geworden, überlegte Williams.

„Und mir wurde klar, dass ich hier mit diesen Kisten voller Mikrofilme sitze, die das Einzige sind, was von dem biologischen Experiment der Wikinger übrig geblieben ist“, sagte er. „Wenn diesen Kisten mit Mikrofilmen etwas zustoßen würde, wären sie weg. Also sagte ich mir, wir sollten sie sofort digitalisieren und Kopien an alle Bekannten verteilen, um sicherzustellen, dass sie nicht verloren gehen können. Es war ein beängstigender Gedanke, und ich glaube, dass es von den älteren Missionen Daten gibt, die verloren gegangen sind und die wir nie wieder finden werden.“

Die seltsame Geschichte der ALSEP-Stationen von Apollo

Manchmal ist die Geschichte hinter verlorenen Daten noch bizarrer als die, dass sie einfach in den Müll geworfen wurden.

Nehmen wir den Fall der ALSEP-Stationen. Die Abkürzung ALSEP steht für Apollo Lunar Surface Experiment Packages. Das waren wissenschaftliche Stationen, die von jeder Apollo-Mission, die nach Apollo 11 landete, auf dem Mond zurückgelassen wurden (Apollo 11 setzte ein einfacheres Paket ein, aber es war im Grunde immer noch das Gleiche). Die ALSEP-Stationen zeichneten unter anderem die Temperatur, Mondbeben, die Belastung durch kosmische Strahlung, den Wärmefluss im Untergrund sowie das Gravitations- und Magnetfeld des Mondes auf. Die ALSEP-Stationen zeichneten diese Daten kontinuierlich auf und sendeten sie zur Erde zurück, bis die Stationen 1977 abgeschaltet wurden.

Ihre Daten waren auf Magnetbändern an der Universität von Texas in Galveston gespeichert – und dann kam der Marine Mammal Protection Act.

Was hat das mit astronomischen Daten zu tun? „Das macht es so seltsam!“, sagt Williams. Zuvor hatten Magnetbänder Walöl als Schmiermittel verwendet, um zu verhindern, dass sie austrockneten oder in den Abspielgeräten stecken blieben.

„Es stellte sich heraus, dass Walöl das perfekte Schmiermittel für Computerbänder war, weil es nicht leitend war, das magnetische Trägermaterial nicht beschädigte, magnetische Eigenschaften besaß und die Bandlesegeräte nicht störte“, so Williams.

Mit der (richtigen) Verabschiedung des Gesetzes zum Schutz der Meeressäuger durfte Walöl nicht mehr verwendet werden. Das war in Ordnung; ein Unternehmen hatte dies vorausgesehen und ein neues Schmiermittel entwickelt, um das Walöl zu ersetzen. Doch sechs Monate später stellte sich heraus, dass das neue Schmiermittel die Magnetbänder austrocknete und dazu führte, dass sie in den Abspielgeräten rissen.

Das brachte die NASA in eine Zwickmühle. Ständig kamen Daten von Satelliten und interplanetaren Missionen herunter, und sie brauchten Bänder, um diese Daten aufzuzeichnen. Es blieb keine Zeit, darauf zu warten, dass jemand ein neues Schmiermittel erfand, denn man brauchte einen Ort, um all diese neu ankommenden Daten zu speichern.

„Also fingen sie an, alte Bänder zu plündern, auf denen noch Walöl war, und sie zu überschreiben“, sagt Williams. „Und irgendwann hat jemand die ALSEP-Bänder gefunden und sie überschrieben, und jetzt sind sie weg.

Alles, was überlebt hat, sind ein paar Bänder mit Daten von etwa zwei Wochen aus den ALSEP-Stationen, die einige Forscher aus dem Archiv ausgeliehen haben müssen, bevor die Plünderung begann.

„Alle anderen waren weg“, sagte Williams. „Und das alles wegen Walöl!“

Stapel von Kisten mit Mikrofilmen von den Apollo-Missionen, einschließlich der Überreste der ALSEP-Daten. (Bildnachweis: NASA/Lonnie Shekhtman)

Der Eisenberg

Dankenswerterweise sind wir heute nicht mehr auf Walöl oder Magnetbänder angewiesen. Alle neuen Daten sind digitalisiert, und die alten Daten werden gerade digitalisiert. Natürlich befindet sich jetzt alles in der Cloud, aber es gibt immer noch Papierkopien an zwei Orten: eine beim NSSDCA und zwei an einem Ort, der als „Iron Mountain“ bekannt ist.

Iron Mountain ist eigentlich der Name eines Unternehmens, dem „ein großes Archiv gehört, das jeder nutzt, und das etwa 20 oder 30 Meilen entfernt [von NASA Goddard in Maryland, in der Nähe von Washington D.C.] liegt“, so Williams. Der Name erinnert an einen riesigen, undurchdringlichen Berg, in dem sich vom Boden bis zur Decke Server, Kisten und Stapel von Magnetbändern stapeln.

Das ist eigentlich gar nicht so weit von der Wahrheit entfernt – oder zumindest von dem, was die Wahrheit einmal war.

„Ursprünglich hatten sie einen ‚Berg‘ in Pennsylvania, eine riesige Mine, in der sie die Daten lagerten, um sie vor allem zu schützen, was jemals passieren könnte“, sagt Williams. „Und deshalb heißt er Iron Mountain.“

Selbst wenn kein Atomkrieg ausbricht, sollten die Daten sicher sein. Selbst wenn, wie Williams scherzte, ein Tornado das NSSDCA auslöschen würde, wären die gesicherten Daten in Iron Mountain sicher. Wenn etwas so Großes passieren würde, dass sowohl das NSSDCA als auch Iron Mountain zerstört würden, hätten wir wahrscheinlich größere Sorgen als den Verlust einiger astronomischer Daten, lachte Williams.

Mit der Zeit gehen

Eine größere Bedrohung als Naturkatastrophen sind heutzutage die gefürchteten Computer-Software- oder Medien-Updates. Wir alle kennen sie – ich wette, Sie haben auch schon einmal ein Programm auf die neueste Version aktualisiert, nur um dann festzustellen, dass sich Ihre ältesten Dateien nicht öffnen lassen. Oder denken Sie an die Stapel von VHS-Kassetten, die jetzt auf der Mülldeponie landen, nur weil sich die Art und Weise, wie wir Medien konsumieren, weiterentwickelt hat.

Das Wichtigste bei der Archivierung von Daten ist also, sie zukunftssicher zu machen, damit wir sie auch in 50 oder 100 Jahren noch öffnen und lesen können.

„Wir versuchen, mit den Medien Schritt zu halten, denn es kommt vor, dass die Medien länger halten als die Geräte zum Lesen der Medien“, so Williams. „Wir haben alle Neun-Spur-Bänder, aber keine Neun-Spur-Bandlesegeräte mehr, die funktionieren.

Im weiteren Sinne „gibt es einen natürlichen Wettbewerb zwischen der Bereitstellung der Daten in einem modernen Format und der Erstellung von etwas, das jemand in der Zukunft öffnen kann, ohne zu sagen: ‚Oh, ich weiß nicht, was eine Google-Tabelle ist‘“, sagte er.

Da sich die Software ständig ändert, versucht man beim NSSDCA, das Einfachste zu verwenden, zum Beispiel eine ASCII-Tabelle. ASCII steht für American Standard Code for Information Interchange. Er verwendet Zahlen zur Darstellung von Zeichen ohne Formatierung und ist in der Computerwelt und im Internet weit verbreitet und kann von jeder Software verwendet werden, im Gegensatz zu einer Excel-Tabelle, „die es vielleicht in Zukunft gar nicht mehr gibt“, so Williams.

Derzeit sortieren, restaurieren und digitalisieren Williams und sein Team alte Daten der Pioneer-Venus-Mission der NASA, die zwischen 1978 und 1992 im Einsatz war, im Hinblick auf die bevorstehende DAVINCI-Mission, VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy) und die europäische EnVision-Mission zur Venus, die alle hoffentlich Ende der 2020er und Anfang der 2030er Jahre starten werden.

Ein Bild des Jupiters von der Pioneer 10-Mission, das in den NSSDCA-Archiven enthalten ist. (Bildnachweis: NASA/Lonnie Shekhtman)

„Wir glauben, dass viele dieser Daten nützlich sein könnten“, sagte Williams. Wie wir oben in diesem Artikel gesehen haben, verwendet das DAVINCI-Team diese Daten bereits.

Forscher greifen immer wieder auf alte Daten zurück und wenden neue Verarbeitungs- und Analysetechniken an, um neue Informationen herauszufinden. Wer weiß, welche Entdeckungen uns in Messungen, die vor Jahrzehnten gemacht wurden, noch erwarten?

Als Hüter dieser Geheimnisse ist es David Williams und seinem Team zu verdanken, dass diese Daten der Nachwelt zur Verfügung stehen.