Große Pläne für Weltraumteleskope

27.06.2007 - Die nächste Mondrakete der NASA befindet sich noch auf dem Zeichenbrett, aber schon jetzt träumen Wissenschaftler von großen Dingen die sie damit vorhaben.

"Die Ares V Rakete wird in der Lage sein Missionen durchzuführen, dessen Masse, Volumen oder beides auf keine andere Art transportiert werden könnte," sagt Philip Stahl, ein international anerkannter optischer Ingenieur, vom NASA Marshall Space Flight Center. Vielleicht, sagt er, sollten wir sie dazu nutzen, "um große Weltraumteleskope ins All zu befördern."

Wie groß? Stellen Sie sich folgendes vor: Ares V wird in der Lage sein fast 130.000 kg (acht Prozent mehr als die Saturn V Rakete aus den 1960ern) in eine niedrige Umlaufbahn zu befördern. Gebaut um Fracht zum Mond zu transportieren, wäre die Rakete dazu in der Lage, Primärspiegel mit 8+ Metern Durchmesser zu tragen. Zum Vergleich, der Spiegel des Hubble Space Teleskops hat einen Durchmesser von 2,4 Metern.

"Wie arbeitet ein Astrophysiker normalerweise?" fragt Stahl. "Er baut ein riesiges Teleskop auf eine Bergspitze und nutzt es für Jahrzehnte, und alle paar Monate oder Jahre tauscht er Instrumente aus und nimmt andere Upgrades vor, um es funktionstüchtig zu halten." Das Hubble Space Teleskop arbeitet so, wobei das Space Shuttle die Wartung durchführt und die Erdumlaufbahn die Rolle der Bergspitze spielt.

Stahl will jedoch über die Erdumlaufbahn hinaus gehen, weit hinaus, zum L2 Sonne-Erde Lagrange Punkt.

Ein Lagrange Punkt ist im Grunde ein Parkplatz im All. Wenn man ein Raumschiff am Sonne-Erde Lagrange Punkt positioniert, bleibt es in einer festen Position, relativ zu Sonne und Erde. Der Mathematiker Josef Lagrange aus dem 18. Jahrhundert zeigte, dass es 5 solcher Punkte gibt, aufgezeichnet im Diagramm.

L1 befindet sich 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in Richtung Sonne und ist ein guter Platz für Beobachtungen der Sonne. Das "Solar and Heliospheric Observatory" (SOHO) befindet sich dort und erfreut sich an einem 24x7 Anblick auf die Sonne.

L2 befindet sich in der entgegengesetzten Richtung, 1,5 Millionen Kilometer über der Nachtseite der Erde. Ein Hauptvorteil von L2 ist, dass Sonne, Erde und Mond in einem kleinen Bereich des Himmels konzentriert sind, was jedem Teleskop dort einen breiten und ungestörten Ausblick auf den Weltraum gibt. Die "Wilson Microwave Anisotropy Probe" (WMAP) befindet sich bei L2 und weitere werden irgendwann folgen.

"L2 ist ein Ort im All an dem wir viele Weltraumteleskope stationieren wollen," fährt Stahl fort. Warum "behandeln wir ihn also nicht als Bergspitze?" mit einem Satellitenbus der den gesamten Service, der auch für eine Einrichtung auf einer echten Bergspitze geleistet wird, erfüllt.

Folglich denken Stahl, Marc Postman vom Space Telescope Science Institute, und andere von der Space Science Gesellschaft in großen Maßstäben.

Die Wunschliste für Missionen mit der Ares V reichen von einem Radioteleskop mit einem Durchmesser von 150 Metern, um damit schwache Geräusche aus dem fernen All zu entdecken, bis zu einem fünf Meter Würfel aus extrem reinen Wasser, dass in Lichtdetektoren eingeschlossen ist, um kosmische Strahlen durch ihre Lichtblitze zu untersuchen, wenn sie durch das Wasser fliegen. Ein optischer Primärspiegel mit einem Durchmesser von bis zu acht Metern könnte Sternenpopulationen in der Milchstraße und nahen Galaxien nach ihren "Fossilen Aufzeichnungen" ihrer Entwicklung durchsuchen. Es könnte auch nach erdähnlichen Spektren suchen, schwachen Anzeichen von Leben, im Licht, dass durch Exoplaneten reflektiert wird. 

Die Auflösung der Bilder des Teleskops wäre dreimal besser als die vom Hubble. Der Spiegel würde 11 Mal schwächere Objekte sehen als das Hubble Teleskop, weil die Fläche des Spiegel 11 Mal größer wäre.

Bis jetzt war ein solcher Spiegel zu groß um ihn in Betracht ziehen zu können. Das James Webb Space Teleskop -- das ebenfalls Richtung L2 geschickt wird -- wurde als Pfad für zukünftige große Weltraumteleskope angesehen. Sein 6,5 Meter großer Primärspiegel wird aus sorgfältig gefalteten Elementen bestehen, die präzise ausgerichtet werden, sobald sie an ihrer Position sind. Aber zukünftige Ares V Ladungen, mit einer Größe von 12 Metern, wurden von NASA Planern bereits vorgesehen. Dies erlaubt es Stahl einen Standardspiegel in Betracht zu ziehen der aus einem Teil besteht, wie die 8 Meter Primärspiegel der Gemini Teleskope auf der Erde.  

Während die Größe angehoben wird, wird das Risiko durch die Ares V Rakete gesenkt. "Die Randbedingungen  der derzeitigen Transportvehikel beinhalten Risiken bei der technischen Performance, den Kosten und den Missionsplänen, um viel aus einer kleinen Ladung herauszuholen," erklärt Stahl. Die Größe und Masse, welche durch die Ares V Rakete ermöglicht wird, eliminiert diese Randbedingungen für die meisten Ladungen.

Er betrachtet auch die Instandhaltung als ein Schlüsselelement.

"Warum etwas für 10 bis 15 Jahre konstruieren?" fragt Stahl. "Lass es uns so konstruieren, dass wir die Instrumente immer wieder austauschen können, und so in Richtung 50 Jahre beim Betrieb gehen." Die Bus Sektion -- Bedienelemente und Instrumente -- wird klein genug sein, so dass Austauschgeräte von kleineren Transportraketen geschickt werden können, und so ausgestattet sein, dass alle wartbaren Servicekomponenten ausgetauscht werden können, und so eine neue wissenschaftliche Beobachtung zu starten.

Mit Postmann´s Worten würde "dies L2 zum ultimativen astronomischen Gipfeltreffen machen."

Redakteur: Frank Erhardt