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Deutsche Beteiligung an möglichem NASA-Infrarotteleskop
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
15. November 2024
Zu Beginn des kommenden Jahrzehnts soll ein neues
Weltraumteleskop der NASA starten: In der engeren Wahl sind das Infrarotteleskop
PRIMA und das Röntgenteleskop AXIS. Wichtige Komponenten für PRIMA würden dabei
aus Heidelberg kommen. Hier verfügt man über langjährige Erfahrung mit
Instrumenten für Infrarotteleskope.
Künstlerische Darstellung des
Weltraumteleskops PRIMA. PRIMA wird als
Weltraumteleskop der NASA mit einem aktiv
gekühlten 1,8-Meter-Primärspiegel aus Aluminium
und zwei wissenschaftlichen Instrumenten
entwickelt. Bild:
NASA / JPL-Caltech (Teleskop), ESO / S. Brunier
(Hintergrund) [Großansicht] |
Kürzlich wählte die NASA das Projekt PRIMA (PRobe far-Infrared Mission for
Astrophysics) als eines von zwei Kandidaten für ihre neue Missionsklasse
Probe Explorers aus. PRIMA ist als Weltraumteleskop konzipiert, das im
ferninfraroten Spektralbereich beobachten wird. Das Max-Planck-Institut für
Astronomie (MPIA) in Heidelberg soll dafür opto-mechanische Komponenten samt
Steuerelektronik für die beiden wissenschaftlichen Instrumente liefern. Nun traf
sich das internationale PRIMA-Team zum Auftakt der etwa eineinhalbjährigen
Phase, in der eine Konzeptstudie angefertigt wird. Sie dient als Grundlage für
die Entscheidung, ob PRIMA dasjenige der beiden Weltraumteleskope sein wird,
welches gebaut und voraussichtlich 2031 ins All starten wird.
PRIMA wird als Weltraumteleskop der NASA mit einem aktiv gekühlten
1,8-Meter-Hauptspiegel aus Aluminium entwickelt. Die zwei wissenschaftlichen
Instrumente, eine Kamera (PRIMA Imager, kurz PRIMAger) und ein Spektrograf (Far-InfraRed
Enhanced Survey Spectrometer, kurz FIRESS), decken den Spektralbereich zwischen
24 und 261 Mikrometern ab. PRIMA ist dabei mehr als hundertmal empfindlicher als
bisherige Missionen wie die Weltraumteleskope Spitzer und Herschel.
Dazu müssen das Teleskop und die Messinstrumente auf eine Temperatur von –269
Grad Celsius gekühlt werden. Das PRIMA-Team erwartet eine Fülle neuer
Erkenntnisse, die unser Verständnis des Universums vertiefen könnten.
Zwar soll PRIMA allen Astronominnen und Astronomen weltweit als Werkzeug für
ihre vielfältige eigene Forschung dienen. Allerdings werden die
Forschungsschwerpunkte die Bedingungen für die Planeten- und Sternentstehung
sowie die Entwicklung von Galaxien sein. "Wir sind stolz, dass das MPIA dank
seiner Expertise erneut an einem bahnbrechenden NASA-Weltraumteleskop beteiligt
ist", sagt Oliver Krause, Leiter der Gruppe für Infrarot-Weltraumastronomie am
MPIA. Krause und Thomas Henning sind die beiden stellvertretenden
Projektwissenschaftler von PRIMA am MPIA. "PRIMA wird wertvolle Beobachtungen
für eine Reihe zentraler Forschungsfelder an unserem Institut liefern, auf die
wir für unsere Forschung aufgrund unseres Hardware-Beitrags schnell und
unbeschränkt werden zugreifen können."
Der technischer Beitrag des MPIA für PRIMA besteht aus zwei hochpräzisen,
aktiv gesteuerten Umlenkspiegeln, sogenannten Zwei-Achsen-Strahllenkspiegeln –
je einen für PRIMAger und FIRESS. Ihre Aufgabe ist es, das Bildfeld eines
Messinstruments schnell und präzise durch das Teleskop auf verschiedene Bereiche
des Himmels auszurichten und zu stabilisieren. Die Elemente werden mit
Unterstützung durch die Industrie am MPIA entwickelt und auf die benötigten
Spezifikationen getestet. Auch die Elektronik, die diese Spiegel steuert, wird
am MPIA erarbeitet werden.
Für das MPIA ist PRIMA die jüngste in einer langen Reihe erfolgreicher
Beteiligungen an Infrarot-Weltraumteleskopen. Angefangen mit dem
Weltraumteleskop ISO (Infrared Space Observatory), das 1995 von der ESA
gestartet und dessen Isophot-Kamera unter der Leitung des MPIA entworfen und
gebaut wurde, folgte Herschel, ein Ferninfrarotteleskop, das von 2009
bis 2013 zum Einsatz kam. Herschel verwendete bereits optische
Elemente, die denen ähnlich sind, die nun seitens des MPIA für PRIMA vorgesehen
sind. Der Fokalebenenchopper des PACS-Instruments war ebenfalls eine Entwicklung
des MPIA. Das MPIA steuerte weiterhin wesentliche Bauteile für zwei Instrumente
des Weltraumteleskops James Webb bei. Außerdem ist für 2026 der Start
des Nancy Grace Roman Space Telescope geplant, für das das MPIA
ebenfalls entscheidende technische Komponenten gebaut hat.
Das Treffen des PRIMA-Teams vom 8. November 2024 am Jet Propulsion Laboratory
(JPL) in Pasadena, USA, markiert den offiziellen Beginn der Projektphase zur
Erstellung einer konkreten Konzeptstudie, genannt Phase A. Neben PRIMA ist das
Röntgenteleskopprojekt AXIS (Advanced X-ray Imaging Satellite) im Rennen. In
etwa eineinhalb Jahren wird die NASA auf Grundlage der beiden Studien
entscheiden, wer den Zuschlag erhält. PRIMA überzeugt besonders mit der bislang
unerreichten Empfindlichkeit der Detektoren für Infrarotastronomie, die wie
niemals zuvor zuverlässig die chemische Zusammensetzung von planetenbildenden
Scheiben und fernen Galaxien ermitteln können. Als Detektoren kommen KIDs (Kinetic
Inductance Detectors) zum Einsatz, supraleitende Sensoren, die einzelne Photonen
zählen und gleichzeitig deren Energie und Ankunftszeit mit hoher Präzision
messen können. Diese Geräte arbeiten bei Temperaturen nahe dem absoluten
Nullpunkt.
Die neue Missionsklasse, die Probe Explorers, soll bei der
Erforschung der Geheimnisse des Universums durch die NASA eine Lücke zwischen
den kleineren und den Flaggschiff-Missionen schließen. Die Kosten sind seitens
der NASA auf jeweils eine Milliarde US-Dollar begrenzt, wobei die Kosten für die
Rakete, die Dienstleistungen für den Start und externe Beiträge nicht
berücksichtigt sind.
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