INTEGRAL
Schwarzen Löchern auf der Spur
Redaktion
astronews.com
26. Februar 2003

Seit einigen Wochen liefert Integral, das Gammastrahlenobservatorium der Europäischen Weltraumagentur (ESA), erste Bilder des hochenergetischen Universums. Ein wichtiger Detektor and Bord der Sonde stammt aus deutschen Laboratorien und dürfte helfen, hinter das Geheimnis der Schwarzen Löcher zu kommen. 

Gekapselte, sechseckige Germanium-Detektoren bilden das Herz des Spektrometers SPI an Bord von Integral. Foto: Forschungszentrum Jülich

Schwarze Löcher sind rätselhaft und faszinierend – für Laien und Wissenschaftler gleichermaßen. Noch haben sie viele ihrer Geheimnisse nicht preisgegeben, doch das soll der Integral jetzt ändern: Mit bisher unerreichter Genauigkeit kann er exotische Himmelsobjekte orten und analysieren – unter anderem mit "Augen" aus hochempfindlichen Germanium-Detektoren. Diese sind zum Schutz in eine vakuumdichte Kapsel aus Aluminium eingeschweißt, die Ingenieure des Forschungszentrums Jülich mitentwickelt und -konstruiert haben. Erste viel versprechende Bilder hat der Satellit bereits geliefert (astronews.com berichtete)

Seit dem Start vom Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan beobachtet Integral, das International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory, das Gammastrahlen-Universum. Diese hochenergetischen Verwandten des sichtbaren Lichts zeugen beispielsweise von Sternenexplosionen oder von Schwarzen Löchern. Für optische Teleskope wie dem Hubble-Teleskop sind Gammastrahlen "unsichtbar". Deshalb kommen an Bord von "Integral" Germanium-Detektoren zum Zug: Sie sind die empfindlichsten Gamma-Detektoren der Welt, müssen aber durch Aluminiumkapseln geschützt werden.

Ein entsprechendes Verfahren, um solche Germanium-Detektoren zum Schutz vor äußeren Einwirkungen ultrahochvakuumdicht einzuschweißen, entwickelten Wissenschaftler des Instituts für Kernphysik und der Zentralabteilung Technologie (ZAT) des Forschungszentrums Jülich, der Universität zu Köln und der französischen Firma Canberra Eurisys vor mehr als zehn Jahren. Mittlerweile sind die "hermetisch gekapselten Germanium-Detektoren" patentiert – und weit gereist: Während sie an Bord von Integral nach Schwarzen Löchern fahnden, messen ihre "Artgenossen" bereits seit über einem Jahr Gammastrahlen auf dem Mars und zwar an Bord der Sonde 2001 Mars Odyssey.

Integral ist mit vier Instrumenten ausgerüstet, die ein Objekt gleichzeitig beobachten: Im drei Meter hohen und 1,3 Tonnen schweren Spektrometer SPI messen die Germanium-Detektoren die Energie ausgesendeter Gammastrahlung – beim sichtbaren Licht würde man von Farbe sprechen. "Im SPI sind 19 sechseckige Detektoren eingebaut. Zusammengenommen sehen sie aus wie ein Fliegenauge", erklärt Hans Kämmerling, Diplom-Ingenieur an der ZAT des Forschungszentrums Jülich. "Die sechseckige Form haben wir gewählt, um die eigentlichen Detektoren in den Aluminiumkapseln nahe zusammenzubringen: So geht ihnen möglichst wenig Strahlung durch die Lappen." Marc Berst von der Firma Canberra Eurisys fügt hinzu: "Wir stellen die Germanium-Detektoren her, in Jülich werden sie "luftdicht" verpackt. Da wir diese Detektoren nicht beliebig groß herstellen können, müssen wir die Einzeldetektoren zu Clustern zusammenstellen. Die Zahl 19 ergibt sich als Kompromiss zwischen Detektor-Fläche – je größer die Fläche, desto höher die Empfindlichkeit – und Gewicht, das gerade bei Messinstrumenten an Bord von Satelliten ein begrenzender Faktor ist."

Integral ist für eine Missionsdauer von zwei Jahren ausgelegt, doch führt der Satellit ausreichend Treibstoff mit, um - wenn keine Pannen auftreten - seinen Einsatz auf insgesamt fünf Jahre zu verlängern. Integral wurde am 17. Oktober 2002 mit einer russischen Proton-Rakete vom Kosmodrom Baikonur in Kasachstan aus gestartet (astronews.com berichete). Der Satellit wurde auf eine Bahn hoher Neigung befördert, auf der er sich bis auf 153.000 Kilometer von der Erde entfernte und ihr wieder bis auf 600 Kilometer nahe kam. Seine Bordtriebwerke führten dann fünf Manöver aus, durch die er auf seine Einsatzbahn in 9000 bis 153.000 km Höhe über der Erde gelangte.