Auf dem Meeting sprach auch die demokratische Senatorin Barbara Mikulski, die dem HST besonders verbunden ist. In ungewöhnlich klaren Worten führte sie die damalige Streichung der Hubble-Mission auf »grief and fear and apprehension« des Griffin-Vorgängers (nicht im Publikum) zurück, der aber anständig genug gewesen sei, auf ihre Forderung »give us a 2nd opinion, but get it from the engineers« einzugehen. Deren Urteil fiel eindeutig aus: Eine zeitweise erwogene robotische Mission (siehe Artikel 936c) war unrealistisch, die Shuttlemission dagegen sinnvoll und nicht riskanter als andere Flüge (siehe Artikel 986). Die Sicherheit der Astronauten habe natürlich Priorität, aber Hubble habe allein letztes Jahr für 40% aller wissenschaftlichen Entdeckungen der NASA gesorgt und sei gerade als Motivator für die Jugend unersetzlich.

In einem Frage-und-Antwort-Block sowie auf zwei Pressekonferenzen später am selben Tag wurden allerlei Details der Servicing Mission bekannt, an der schon rund ein Jahr lang in der Erwartung eines Go gearbeitet wurde. Sie soll in 18 Monaten, im Mai 2008, stattfinden, wenn irgend möglich bis Herbst 2008: Dann besteht noch eine 95%ige Wahrscheinlichkeit, daß der Satellit noch lebt. Weniger relevant sind dabei die Gyros der Lageregelung: Auch ohne einen einzigen kann der Satellit in einem sicheren Zustand gehalten werden. Doch wenn die 17 Jahre alten Batterien schlappmachen (die immer dann für Strom sorgen, wenn Hubble im Schatten der Erde fliegt), stirbt der Satellit binnen weniger Tage: Er kühlt rapide ab, und elementare Teile der Optik drohen sich irreparabel zu verziehen, Hubble wäre kein Präzisionsinstrument mehr. Die Batterien erlitten nach der letzten Servicing Mission 2002 zwei Jahre lang einen starken Kapazitätsverlust, aber die letzten zwei Jahre blieben sie nahezu stabil, mit rund der Hälfte der Kapiziät von 1990. Batterien sind für Ingenieure letztlich marginal verstandene Chemieexperimente, aber es gibt Grund zu der Hoffnung, daß sie bis mindestens 2009 durchhalten könnten.

Von den ursprünglich sechs Gyroskopen an Bord sind zwei ausgefallen, und um die anderen zu schonen, wird derzeit in einem 2-Gyro-Modus (statt dem normalen mit dreien) gearbeitet, während 2 in Reserve gehalten werden: Dank cleverer Programmierung ist trotzdem ein fast uneingeschränktes Wissenschaftsprogramm möglich. Die Wahrscheinlichkeit liegt bei 50%, daß dies auch im Oktober 2008 noch so wäre, aber sicherheitshalber wird bereits an einem 1-Gyro-Modus gearbeitet, der im Frühjahr 2007 getestet werden soll, selbst über einen ganz ohne Gyros wird schon nachgedacht. Bei der Servicing Mission sollen jedenfalls neben allen 6 Batterien auch alle 6 Gyros ausgetauscht werden, dazu ein Fine Guidance Sensor und eine Over-voltage Protection Device. Zwei neue Instrumente werden eingebaut, die Hubble zu einem ganz neuen Observatorium - auf der Spitze seiner Leistungsfähigkeit - machen werden. Zudem soll versucht werden, den im August 2004 ausgefallenen Spektrographen STIS zu reparieren, es wird an drei Stellen des Satelliten die Wärmeisolation erneuert, und an seinem Ende wird ein passiver Andockmechanismus installiert.

Ursprünglich war einmal geplant gewesen, bei der Hubblemission einen Raktenmotor an Hubble zu montieren, der den Satelliten am Ende seines Lebens gezielt in den Ozean steuern sollte. Doch dann stellte sich heraus, daß Hubbles Bahn viel stabiler als erwartet war (siehe Artikel A88): Man rechnet jetzt mit einem natürlichen Absturz zwischen 2020 und 2025. Also ließ man den Motor weg (was eine Menge Geld und Masse sparte) und beschränkt sich auf die »Soft Capture Device«, die übrigens aus dem Programm des Shuttle-Nachfolgers CEV stammt: Irgendwann kann man einen Roboter zu Hubble schicken, um es zu versenken - oder auch das CEV selbst, das bis 2020 schließlich sogar bis zum Mond fliegen soll. Und wer weiß, vielleicht kann man dann sogar noch etwas Sinnvolleres mit Hubble anfangen. Noch einen Shuttleflug zu ihm wird es aber in keinem Fall geben, auch wenn 2008 etwas schief gehen sollte: Diese eine Mission passt ins Manifest, so Griffin, mehr nicht, Punkt. Rund 10 Tonnen Hardware wird der Orbiter (nach derzeitiger Planung die Discovery) zu Hubble schleppen, fünf 6-Stunden-EVAs an 5 Tagen durch zwei Teams (je ein erfahrener Astronaut und ein Neuling) stehen an. Für den Astronauten John Grunsfeld wird es bereits der 3. Hubble-Besuch (und der 5. Shuttleflug).

Im Prinzip unterscheidet sich die fünfte Servicing Mission (die SM-4 heißt, weil die Nr. 3 in zwei Teile gespalten wurde) in ihrem Ablauf wie auch ihrer technischen Komplexität kaum von ihren Vorgängern - außer in einem Punkt: der Reparatur von STIS. Dessen Elektronikbox ist zwar von außen gut zugänglich, war aber definitiv nicht dafür gedacht, im Orbit geöffnet zu werden. Genau 111 winzige Schrauben müssen gelöst werden - die nicht gegen ein Davonschweben gesichert sind. Ein cleverer Aufsatz mit vielen kleinen Löchern wurde deswegen entwickelt, um einerseits dem Schraubendreher Zugang zu lassen, andererseits aber alle Schrauben und sonstigen Kleinteile festzuhalten (nach der Reparatur wird der Deckel durch einen anderen ersetzt, der einfach einrastet). Eine weitere Komplikation könnte sich auch beim Herauszerren der defekten Plantine ergeben, die von einem Mechanismus festgehalten wird, der wie eine chinesische Fingerfalle funktioniert: Ein Spezialwerkzeug ist schon in der Mache, das das Problem notfalls mit Gewalt löst. Das Training der Crew wird nach dem Go erheblich intensiviert: Praktisch jeden Monat geht es z.B. in den großen Wassertank, wegen der langen Unterwasser-Sessions dauern die Vorbereitungen der SM-4 auch 18 Monate.

Rund 900 Mio.$ wird die gesamte Servicing Mission kosten, inklusive des Shuttle-Anteils, wobei interessanterweise noch nicht geklärt zu sein scheint, wieviel von diesem der Wissenschaftshaushalt beisteuern soll. Aber es wird sich lohnen, daran lassen die Hubble-Wissenschaftler keinen Zweifel: Noch habe sich der Satellit die Grenzen seiner Möglichkeiten gar nicht genähert, was er mit den zwei neuen Instrumenten aber tun werde. Geht alles glatt, dann besitzt Hubble nach der SM4 sechs voll funktionsfähige Instrumente, die einen riesigen Aufgabenbereich abdecken. Insbesondere wird der neue Cosmic Origins Spectrograph der beste UV-Spektrograph aller Zeiten sein, und die Wide Field Camera 3 das beste Gerät für Himmelsdurchmusterungen. Und zwar lückenlos im Spektralbereich 200 bis 1700 nm, was noch näher an die Ära der Reionisation heranführt als das Ultra Deep Field und die Brücke zum James Webb Space Telescope schlägt: Das soll nach gegenwärtiger Planung bekanntlich 2013 starten, und wenn Hubble - zur Not in speziellen Betriebsmodi - diesen Zeitpunkt nicht nur erreicht sondern sogar noch überschreitet, dann wären sogar die einst geplanten Parallelbeobachtungen von 1 bis 2 Jahren wieder möglich. [2.11.2006]

[C45] Quellen: Employee Meeting + 2 Pressekonferenzen am 31.10.2006 via NASA TV. Links: eine NASA-Seite zur Entscheidung, ein Transkript der 1. PK, NASA, ESA, CU Boulder und Univ. of AZ Press Releases (es gibt noch viel mehr ...) und Artikel von Spaceflight Now, Wash. Post, Fla. Today, Houston Chronicle, Astronomy, Sky & Tel., New Scientist, BBC, Guardian, Space.com und Space Today.

Umstrittener neuer Zeitplan für SOFIA: Astroforschung erst ab 2012?

Zwar hat die NASA die Streichung der fliegenden amerikanisch-deutschen Sternwarte SOFIA (siehe Artikel B92) unter Druck der heimischen Astronomen wie der deutschen Partner wieder rückgängig gemacht, aber deswegen wird das Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy noch lange nicht abheben: Der neue Managementplan der NASA sieht drei Jahre währende Flugtests vor, die einige Projektveteranen für schlicht überflüssig halten. Nun wurde noch nie ein so großes Loch in einen Jumbojet geschnitten wie für das 2.4-m-Teleskop SOFIAs nötig war, und mit 12 bis 14 km wird er auch höher fliegen als normal (um möglichst wenig Wasserdampf zwischen Teleskop und Weltraum zu haben): Das erfordere umfassende Tests, findet die NASA, auch wenn damit noch einmal 250 bis 350 Mio.$ bis zur Einsatzreife ausgegeben werden müssen, zusätzlich zu den 485 Mio.$, die in den vergangenen 10 Jahren bereits in SOFIA gesteckt wurden. Im Projekt selbst war man noch Ende 2005 von lediglich 150 Mio.$ und dem ersten echten Forschungsflug bereits Mitte 2008 ausgegangen. So aber wird es 2008 erst vorsichtige Rundflüge mit offener Klappe geben (nach vielen mit geschlossener 2007) und nicht vor 2010 die ersten Testbeobachtungten; operationell wird SOFIA demnach frühestens 2012. Ob derart umfassende Tests wirklich nötig - oder eher ein ABM-Programm für die neuerdings dafür zuständige und mangels Luftfahrtforschung unterbeschäftigte Dryden Flight Research Facility der NASA - sind, darüber wird nun gestritten ... [2.11.2006]

[C44] Quelle: Space News vom 16.10.2006. Links: Artikel von Sky & Tel., Space.com und TechnoPolis sowie Bilder von der neuen Bemalung SOFIAs und eine Managerin zur Astronomie bei der NASA.

LOFAR nimmt Gestalt an, deutsche Erweiterung kommt - und nur noch zwei Standortkandidaten für den Square Kilometer Array

Es ist wohl das seltsamste Radioteleskop der Astronomiegeschichte: nicht weil sich die Komponenten des Low Frequency Array (LOFAR) über hunderte Quadratkilometer und mehrere Länder verteilen, das gibt es schon lange (Very Long Baseline Array, Merlin etc.) - aber die zahllosen Einzelantennen sehen kaum mehr wie welche aus. Und das Meßprinzip, vorgestellt in Artikel 410, ist revolutionär: Einzelne Gruppen aus Antennen (»Stationen«) bilden als Phased Aperture Arrays 4 bis 8 digitale Antennenkeulen, die ohne irgendwelche bewegten Teile beliebig am Himmel platziert werden können. Und die Stationen zusammen arbeiten als Radiointerferometer, das eine enorme Winkelauflösung generiert. Das ehemals internationale Projekt ist zu einem überwiegend niederländischen geworden, nachdem die dortige Regierung generös für die Finanzierung sorgte (siehe Artikel 790), und so stehen die meisten der 77 Stationen der 1. LOFAR-Phase auf niederländischem Boden: 32 in einem Kernbereich von 2 x 3 km in der Nähe des Dorfes Exloo, der Rest auf 9 konzentrischen Ringen mit jeweils 5 Stationen.

Große Mühe hat man sich gemacht, die 77 Stationen optimal zu verteilen, so daß sich besonders klare Radiobilder erzeugen lassen werden: Der dichtbestückte Kernbereich sorgt für Empfindlichkeit, die Ringe (auf denen die Stationen so gegeneinander versetzt sind, daß quasi Spiralarme entstehen) für Schärfe; ein Arm ragt bis nach Norddeutschland hinein. Jede Station (die erste wurde diesen September fertig) besteht aus zwei Antennensystemen für 15 bis 80 und 110 bis 240 MHz, die wiederum aus jeweils 96 gekreuzten Dipolen bestehen: Für die niedrigen Frequenzen sind es einfach aufgespannte Drähte, die Antennen für die höheren sehen aus wie Campingkocher. Bis Ende 2008 sollen alle 77 Stationen stehen, die über einen eigenen Digital Beam Former und vor allem eine ultraschnelle Datenleitung (mindestens 3 Gigabit/sec) zum Zentralrechner verfügen, der den enormen Datenstrom verarbeiten muß: Als die Planung für LOFAR begann, gab es entsprechende Computer noch gar nicht, aber das Moore'sche Gesetz (Verdopplung der Rechenpower alle 18 Monate) hat brav - in Gestalt eines IBM Blue/Gene - für einen gesorgt. Noch während des Aufbaus werden 2008 erste Beobachtungen möglich sein, wobei die Projekte vom Sonnensystem bis zu den fernsten Galaxien reichen.

Während die Handvoll Stationen auf deutschen Boden von den Niederlanden selbst stammt, sind auch schon die ersten deutschen Zusatzstationen in Arbeit, die die Basislinien LOFARs signifikant verlängern werden: Diesen Mai hat sich das German Long Wavelength Consortium (GLOW) konstituiert, das für insgesamt 12 deutsche Stationen sorgen will. Sieben sind bereits im Bau (die erste direkt neben dem 100-m-Radioteleskop in Effelsberg; First Light 2007) oder zumindest schon finanziert, die anderen 5 werden erhofft. Eine Station selbst kostet nur rund 500'000 Euro - die Highspeed- Datenverbindung zum niederländischen Zentralrecher freilich ein Vielfaches davon (wobei es immer noch preiswerter ist, die Leitung selbst zu bauen als zu mieten). Auch in Großbritannien, Frankreich, Italien, Polen und Skandinavien gibt es Interesse, mit eigenen Stationen LOFAR noch größer zu machen, so daß eines Tages ein gesamteuropäisches Interferometer mit einer zehnmal höheren Winkelauflösung als in der LOFAR-Phase 1entstehen dürfte, mit Gesamtkosten von rund 100 Mio. Euro.

Das sind freilich Peanuts verglichen mit dem internationalen Square Kilometer Array (SKA), der mit einem vergleichbaren technologischen Ansatz aber bei kürzeren Wellenlängen und mit ungleich aufwändigeren Antennen bis 2020 entstehen und rund 2 Milliarden Euro kosten soll. Schon seit weit über einem Jahrzehnt laufen die Planungen (vgl. Artikel 942), und seit diesem September steht immerhin schon fest, daß nur Südafrika und Australien als Standorte in Betracht kommen: Die anderen beiden Finalisten Argentinien und China sind ausgeschieden, weil sie jeweils ein Schlüsselkriterium nicht erfüllen konnten, und die USA waren schon vorher ausgestiegen (werden aber hoffentlich im Konsortium bleiben, sonst sieht es mit der Finanzierung düster aus; entscheidend wird dabei die nächste Decadal Review, siehe unten). Auch beim SKA wird es zahlreiche Stationen geben, die sich an einem Punkt konzentrieren, während die äußeren sogar tausende Kilometer entfernt liegen. Sowohl die Republik Südafrika wie der Bundesstaat Westaustralien haben bereits vorgelegt und bauen kleinere aber hypermoderne Radioteleskope (die recht ähnlichen Karoo Array Telescope bzw. Extended New Technology Demonstrator) an den Idealpunkten, die sich insbesondere durch die Freiheit von Störsignalen aller Art auszeichnen.

Über den Gewinner wird erst 2009 oder 2010 entschieden: Bekommt Südafrika den Zuschlag, dann würde das Zentrum in der Nördl. Kap-Provinz bei Carnarvon in der Großen Karoo-Wüste liegen, mit den äußersten Stationen in Ghana, Kenia und auf Mauritius, in Westaustralien würde die Mileura-Station bei Meekatharra die Mitte bilden, mit Stationen auf dem ganzen Kontinent und evtl. auch Neuseeland. Zunehmend politische Aspekte werden nun eine Rolle spielen, um zwischen den beiden astronomisch gleichwertigen Optionen zu entscheiden; so wird die langfristige Stabilität der »Verhältnisse« in der RSA und ihren Nachbarn gewiß ein Thema sein. Und in Australien hat sich auf einmal herausgestellt, daß eine lokale Verwaltung jede Menge Bergbauverkehr - 50 Eisenerz-Trucks pro Tag - in der radiokritischsten Zone erlaubt hat: Schon fürchtet man um den Zuschlag. Das genaue Design der SKA-Stationen steht noch nicht fest, aber es werden vermutlich (auch dies analog zu LOFAR) jeweils zahlreiche Antennen zweier unterschiedlicher Typen verwendet werden: ein Phased Array (mit allerdings ziemlich exotischem Design) für niedrige (100 MHz bis 1 GHz) und ein Feld aus kleinen drehbaren Antennenschüsseln für hohe Frequenzen (1 bis 25 GHz). Und auch hier gilt: Ein Rechner, der mit der Datenflut fertig werden könnte, wird erst existieren, wenn die Antennen stehen ... [30.10.2006]

[C43] Links: Papers von Röttgering & al. und Falcke & al. sowie ein GLOW Press Release zu LOFAR und ein Press Release und The Age zum SKA. Zusätzliche Quellen: eine SKA-Broschüre von 2005 + Science vom 18.8.2006 S. 910-2 + ein Vortrag von R. Beck im Deutschen Museum Bonn am 25.10.2006.

Kosmische Strahlung ultrahoher Energie alles Einbildung? Neue Detektoren versprechen baldige Antworten

Bald könnte die Hochenergie-Astrophysik wissen, ob eines ihrer größten Rätsel überhaupt existiert: die UHECR, Ultrahigh-energy Cosmic Rays mit mehr als 5 x 10¹⁹ Elektronenvolt Energie. Der japanische Akeno Giant Air Shower Array (AGASA) scheint zwischen 1990 und 2004 ein Dutzend solcher Partikel nachgewiesen zu haben, die es eigentlich gar nicht geben dürfte: Wechselwirkung mit der Kosmischen Hintergrundstrahlung (»GZK-Effekt«) würde sie nur 100 Mio. Lichtjahre weit kommen lassen, und in diesem Radius sind keine offensichtlichen Quellen zu entdecken. AGASA ist ein Szintillationsdetektor, der die Einschläge Kosmischer Strahlungsteilchen in Wassertanks direkt registriert: Die Alternative sind Fluoreszenz-Detektoren, bei denen empfindliche Kameras nachts auf atmosphärische Blitze lauern. Das beste derartige System ist das High Resolution Fly's Eye in Utah - und das registrierte in den vergangenen Jahren wesentlich weniger UHECRs. Der Widerspruch ist gewaltig und bisher ungelöst, aber das sollte sich nun ändern: nicht nur dank des großen Auger-Observatoriums in Argentinien (siehe Artikel B01a), sondern auch des Telescope Array, den Japaner (die das meiste bezahlen) und Amerikaner derzeit gemeinsam in Utah bauen und der wie Auger beide Nachweistechniken vereinigt. Schon versprechen die ersten Physiker, daß Auger eine definitive Antwort innerhalb der nächsten 6 Monate liefern könnte und der Telescope Array in einem Jahr. [30.10.2006]

[C42] Link: Univ. of Utah Media Advisory. Zusätzliche Quelle: New Scientist vom 14.10.2006 S. 14.

»Decadal Reviews« in der Krise: Haben die US-Astronomen den Bogen überspannt?

Einst galten sie als leuchtende Vorbilder für die Forschungsplanung auch in anderen Sektoren und Ländern: die Decadal Reports, die rund einmal pro Jahrzehnt die Prioritäten für künftige astronomiche Großprojekte in den USA festlegen. Mehrmals ließ sich der Erfolg daran ablesen, daß ein Großteil der Wünsche in den folgenden 10 Jahren auch tatsächlich umgesetzt wurde - aber nun sind schon 6 Jahre seit dem letzten Decadal Report (siehe Artikel 35) vergangen, und die Realisierung ausgerechnet der bedeutendsten Projekte ist noch immer nicht abzusehen. Insbesondere mehrere der großen Weltraumobservatorien sind kaum aus den Startlöchern gekommen und teilweise gar auf unbestimmte Zeit verschoben worden (wofür die überwiegende Schuld allerdings beim Columbia-Unglück und der radikalen Revision der NASA-Prioritäten liegt) - und die Kosten der meisten Projekte hatten die Gutachter Anno 2000 z.T. überdies drastisch unterschätzt. Jetzt wird der Ruf nach Reformen des Review-Prozesses lauter: Zum Beispiel könnte man generell die vielversprechendsten Forschungsfelder benennen anstatt sich wie bisher auf konkrete Projekte und ihr Ranking festzulegen. Vielleicht wird der Review-Prozeß auch offener ablaufen als bisher. So oder so: Diesen Winter muß die nächste Decadal-Review-Kommission ihre Arbeit aufnehmen. Denn diese Papiere geben den US-Astronomen immerhin eine gemeinsame Stimme, was die Politik sehr begrüßt: Ohne die Reviews wäre das alljährliche Chaos im amerikanischen Budgetprozeß wohl noch viel größer. [30.10.2006]

[C41] Quelle: Nature vom 28.9.2006 S. 386-9.