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ESA / NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA / DSS; Montage: ScienceNews Team
Die beiden europäischen Weltraum-Observatorien Planck (links) und Herschel beobachten das Universum im Mikrowellen- beziehungsweise Infrarotbereich.
Copyright: ESA / NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA / DSS; Montage: ScienceNews Team
ScienceNews Team, nach: ESA
Bei dem der Sonne abgewandten Lagrange-Punkt L2 können Weltraumobservatorien wie WMAP, Herschel, Planck oder das James Webb Space Telescope mit wenig Treibstoffeinsatz geparkt werden.
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ESA, S. Corvaja
Kourou, Französisch-Guayana, 14. Mai 2009, 15.12 Uhr: Auf die Minute genau hebt die Ariane-5-Rakete mit den Weltraumteleskopen Herschel und Planck vom europäischen Weltraumbahnhof ab.
Copyright: ESA, S. Corvaja

Zeitreise in den frühen Kosmos

Der Start der Ariane 5 ECA, Flugnummer V 188, war ein Meilenstein, sowohl für die Raumfahrt Europas, als auch für die Astronomie. Denn die Rakete brachte gleich zwei Weltraumteleskope auf den Weg zum Lagrangepunkt 2: Herschel und Planck.
Den Wissenschaftlern war reichlich mulmig zumute: Wäre es nicht besser gewesen, das Risiko des Starts auf zwei Raketen zu verteilen, um im Fall des Falls nur eine der Milliarden-Euro teuren Nutzlasten zu verlieren? Doch die ESA vertraut ihrem Flaggschiff. Denn bis auf den Jungfernflug verliefen alle folgenden 17 Missionen der Ariane 5 "Evolution Cryotechnique type A" erfolgreich. Und das Missionsprofil verlangt der Rakete und ihren Passagieren einiges ab. Die Nutzlast kommt auf sechs Tonnen und muss nicht nur in einen niedrigen oder geosynchronen Orbit, sondern zum erdabgewandten Lagrangepunkt, L2. Hier, rund 1,2 Millionen Kilometer außerhalb der Mondbahn, können Raumsonden unbehelligt "parken" und im Formationsflug mit der Erde die Sonne in genau einem Jahr umrunden. Die Ariane 5 bringt Herschel und Planck bereits auf knapp 300.000 Kilometer an ihr Ziel heran, den Rest besorgen die Triebwerke der beiden Raumfahrzeuge.

Beide Weltraumteleskope werden einen Bereich des elektromagnetischen Spektrums beobachten, für den die Erdatmosphäre undurchsichtig ist: fernes Infrarot (FIR) und Mikrowellen. Herschel – benannt nach dem Entdecker der Infrarotstrahlung, Friedrich Wilhelm Herschel – hat dafür den größten Spiegel, der je ins All geschossen wurde. Mit dreieinhalb Metern Durchmesser hat er etwa die doppelte Lichtsammelfläche wie der des Hubble und die 18-fache des Spitzer Space Telescopes, des bisherigen Infrarot-Rekordhalters. Von Herschel dürfen die Astronomen also fantastische Aufnahmen des kühlen Kosmos erhoffen. Und von Objekten aus der Frühzeit des Universums, deren Licht durch die kosmologische Rotverschiebung in seinen Wellenlängenbereich gestreckt wurde. Die Wissenschaftler wollen so Aufschluss über die Entstehung der Sterne und Galaxien gewinnen, erstmals den diffusen kosmischen Infrarot-Hintergrund in seine einzelnen Quellen auflösen und daraus die Entwicklung des Weltalls erschließen.

Von deutscher Seite sind unter anderem Forscher des Max-Planck-Instituts für Astronomie beteiligt – genau wie bei ISO, dem vorigen Infrarotsatelliten der ESA, das Mitte der 1990er Jahre im Einsatz war. Für ihren Beitrag an der Entwicklung des abbildendes Photo- und Spektrometers "Pacs" bekommen die Heidelberger dreihundert Stunden garantierte Beobachtungszeit auf Herschel. Diese wollen sie teilweise zur Untersuchung der frühesten Phasen der Sternentstehung einsetzen. Denn nur die schwache Wärmestrahlung der extrem kalten Vorläufer der neuen Sterne verrät, was da gerade  im Gange ist. "Mit seinem gewaltigen 3,5-Meter-Spiegel wird uns Herschel schärfere Detailaufnahmen solcher Protosterne liefern als jemals zuvor", freut sich Oliver Krause vom MPIA.

Planck dagegen – dem in Kiel geborenen Nobelpreisträger gewidmet – geht noch weiter zurück in die Zeit. Er soll in die Fußstapfen solch bekannter Missionen wie COBE und WMAP treten und will deren Beobachtung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds um ein Vielfaches verfeinern. Dies liefert weitere Kenntnisse über den Urknall und die Frühphase des Kosmos. "Planck wird die genauesten Daten über das frühe Universum liefern, die es je gab. So nahe waren wir dem Urknall noch nie", erklärt Rashid Sunyaev, Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik und Pionier der Erforschung der Hintergrundstrahlung. Sein Kollege Simon White ergänzt: "Wir werden die Vergangenheit unseres Universums begreifen und einen Blick in seine Zukunft werfen. Wird es sich immer weiter ausdehnen oder irgendwann in sich zusammenfallen? Woraus besteht die geheimnisvolle Dunkle Energie, die schuld an dieser Expansion ist? Auf diese und viele weitere drängende Fragen der Kosmologie wird Planck eine Antwort geben."

Knapp zwei Monate nach dem Start haben die beiden Fahrzeuge ihre endgültigen Positionen erreicht. Planck wird dann seine 15-monatige Mission beginnen, während Herschel zunächst eine halbjährige Kommissionierungsphase durchläuft. Seine Dienstzeit ist auf dreieinhalb Jahre ausgelegt, begrenzt durch die mitgeführte Menge von Kühlmittel. Fällt der Verbrauch geringer aus als veranschlagt, wird die Mission sicherlich verlängert. Denn Herschels Nachfolger, das James Webb Space Telescope der NASA, wird nicht vor 2014 am Lagrangepunkt 2 eintreffen.

Quelle: ESA, MPIA, MPA

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