vom 17.2.-3.3.2002
Zu den aktuellen Meldungen
Hubble am Haken: Servicing Mission läuft
Fast wäre die vierte Mission zum Hubble Space Telescope
(siehe Artikel 424) schon vorbei gewesen, bevor
sie überhaupt richtig begann: Nur 90 Minuten nachdem die
Columbia am 1. März die Umlaufbahn erreicht hatte,
hätte eine Störung im Kühlsystem des Orbiters
beinahe einen sofortigen Abbruch des Fluges erzwungen, und erst
mehr als 24 Stunden und zwei Krisensitzungen später stand
fest, dass doch alles nach Zeitplan ablaufen kann.Seither klappt alles wie am Schnürchen: Um 10:31 MEZ am 3.3. griff die Astronautin Nancy Currie, die den Robotarm der Columbia bediente, zu, und eine Stunde später war das HST fest in der Ladebucht des Orbiters verankert. Der nächste Schritt war das Einrollen der alten Sonnensegel, und auch das gelang perfekt: Um 15:46 MEZ waren beide zusammengefaltet, und der Weg ist frei für die fünf EVAs, die im Tagesrhythmus von Montag bis Freitag stattfinden sollen. Sie beginnen jeweils gegen 7:27 MEZ, ausser der schwierigsten dritten, die bereits eine Stunde früher angesetzt ist. [3.3.2002]
[430] Links: der aktuelle Status der Mission, ein erster Bericht aus dem Orbit von Astronaut Grunsfeld und Artikel zum Einfang Hubbles von der BBC und der Rhein. Post, zu den Problemen mit der Kühlung von BBC und Spaceflight Now und zum Start von Spaceflight Now und SPIEGEL.
Der nächste Astro-Satellit macht Fortschritte - die Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) der NASA ist jetzt in ihren Satelliten eingebaut worden, und gestartet werden soll am 9.1.2003: JPL Press Release.
Envisat im Orbit: »Ein ganz grosser Tag für Europa«
war der gelungene Start des riesigen europäischen Umweltsatelliten (siehe Artikel 425) am Morgen des 1. März für den Generaldirekter der ESA, Antonio Rodotà. »Ich glaube, wir müssen alle stolz auf das sein, was heute passiert ist,« sprach er in die Fernsehkameras, die während der zentralen Launch Party in Darmstadt zu ihm gestürmt waren: »Europa hat demonstriert, dass es im Weltraum führt und nicht hinterherhinkt, dass es auf den meisten Gebieten führt.«
Der Zeitpunkt zum Jubeln war rund 25 Minuten nach dem Abheben der Ariane 5 und dem perfekten Aussetzen des Satelliten gekommen - noch Minuten vorher war Rodotà direkt zornig geworden und hatte wild mit den Armen gefuchtelt, als einige Unerfahrene im Pubikum schon zu klatschen begannen, als die Oberstufe der Ariane noch arbeitete. Nach so manchem Fehlschlag, der erst durch Störungen in dieser letzten Startphase verursacht wurden, gehört sich das einfach nicht. Aber jetzt gab es kein Halten mehr, und die Fernsehteams, die vor Rodotà und BMBF-Staatssekretär Udo Thomas in Lauerstellung gegangen waren, um deren Reaktion im Falle einer Panne einzufangen, drängten sich nun um die Glücklichen.
Schauplatz dieser Sternstunde der europäischen Raumfahrt war das ESA-Kontrollzentrum ESOC, wo man nun auf die ersten Signale des Satelliten wartete - und immer wieder gab es in der folgenden Stunde weitere Gelegenheit zur Erleichterung: Die Lage des Satelliten war ausgezeichnet, die grossen Solarzellen hatten sich planmässig entfaltet. Allerdings wird es noch bis zu einem halben Jahr dauern, bis auch alle Instrumente an Bord komplett durchgetestet sind, so Fernerkundungs-Experte Stephan Dech vom DLR gegenüber SuW. Und er warnt: Bei zehn teilweise sehr komplexen Experimenten ist es beinahe wahrscheinlich, dass nicht alle 100%ig arbeiten werden ... [3.3.2002]
[429] Links: die Homepage von Envisat und zum Start eine Pressemitteilung der ESA und Artikel von BBC, WELT und SPIEGEL.
Jason 1 nimmt die Arbeit auf - der kleine »Kollege« von Envisat (siehe Artikel 379) ist bereits ausgetestet: JPL Press Release.
Erster Odyssey-Erfolg: Jede Menge Wassereis
in der Oberfläche des Mars hat sich bereits dem Gamma Ray
Spectrometer des neuesten Marsorbiters zu erkennen gegeben, während
Mars Odyssey über den Südpol des Planeten fliegt. Genauer gesagt gelang
der Nachweis von grossen Mengen Wasserstoff, der die Geschwindigkeit von
Neutronen verlangsamt und sie auch (unter Aussendung von Gammaquanten)
absorbiert; eine konkrete Mengenangabe des Wassers, in dem der Wasserstoff
höchstwahrscheinlich gebunden ist, ist aber noch nicht möglich. Der
Regolith des Marsbodens am Südpol dürfte aber zu mehreren Prozent aus
Wassereis bestehen. Auch vom Infrarotinstrument THEMIS liegen schon erste
Bilder vor, die die Marsoberfläche mit grosser Detailfülle zeigen.
[3.3.2002][428] Links: ein JPL Press Release, Details zu den GRS-Daten, die THEMIS-Bilder und Artikel von Astronomy, ABC, Spaceflight Now, WELT und SPIEGEL.
Gamma-Burster sind doch keine Super-Explosionen
»Die grössten Explosionen im Universum seit dem Urknall« - das machte sich gut in Artikeln über die Gamma Ray Bursts (GRBs), jene mysteriösen kurzen Ausbrüche harter Strahlung überall am Himmel, seit sie in den vergangenen fünf Jahren in Milliarden Lichtjahre weit entfernten Galaxien lokalisiert werden können. Das war durch die Beobachtung von «Afterglows« möglich geworden, einem Nachleuchten der Explosion im Optischen - und die Lichtkurven eben dieser Afterglows haben allmählich die Erkenntnis genährt, dass es mit der grossen Explosionsenergie der GRBs nicht so weit her ist.
Statt bis zu 1054 erg stecken nämlich hinter den Explosionen durchweg »nur« etwa 1051 erg Energie: Das ist zwar immer noch gewaltig, liegt aber bereits in der Grössenordnung »normaler« Supernova-Explosionen. Während diese aber ihre Strahlungsenergie isotrop in alle Richtungen abstrahlen, ist die Emission von GRBs aber stark gebündelt und täuscht eine viel höhere Energie nur vor: Diese Erkenntnis hat sich jetzt weitgehend durchgesetzt. Hauptindiz ist ein markanter Knick, wie er in praktisch jeder gut beobachteten Afterglow-Lichtkurve gesehen wird: Der Helligkeitsabfall beschleunigt sich plötzlich.
Dahinter steckt die Spezielle Relativitätstheorie: Weil die GRBs die strahlende Materie mit fast Lichtgeschwindigkeit entlang von Jets ausstossen, kann ein Beobachter (der von vorne in solch einen Jet schaut), nur einen zentralen Teil davon sehen, aber mit der allmählichen Abbremsung der Jetmaterie wird der Anteil immer grösser, und das Gesamtlicht fällt nur langsam. Irgendwann sieht man dann den ganzen Jet, und ab dann keine neue Materie mehr sichtbar wird, beschleunigt sich der Helligkeitsabfall des Afterglow, und die Lichtkurve knickt nach unten ab. Eine endgültige Klärung der Natur der eigentlichen GRB-Explosion bringt diese Erkenntnis zwar nicht - aber weil die involvierte Gesamtenergie geringer ist als bisher gedacht, sind jetzt wieder mehr Mechanismen im Prinzip möglich. [3.3.2002]
[427] Quellen: Science vom 30.11.2001 S. 1816-7 + Nature vom 20.12.2001 S. 853-4 + Piran, Science vom 8.2.2002 S. 986-7.
Ein Modell, das stark gebündelte GRB-Jets erklären könnte, stellt sich einen Torus vor, der sich nach dem Sturz eines Begleiters in ein rotierendes Schwarzes Loch des Kerr-Typs ausbildet: MIT Press Release.
Afterglow-»Waise« war keiner - der erste Kandidat für ein verwaistes GRB-Nachglühen (bei dem der Jet nicht Richtung Erde zeigte und es keinen Gammablitz zu sehen gab) ist einem besseren Spektrum zufolge ein ferner und stark variabler Aktiver Galaxienkern: Paper von Gal-Yam et al.
Der erste Nachweis von (Röntgen-)Afterglows besonders kurzer GRBs, die eine eigene Klasse mit anderem Ursprung darstellen könnten, scheint bei der statistischen Auswertung von archivierter Burstdaten des Compton-Satelliten gelungen zu sein: ein RAS Press Release und ein SPIEGEL-Artikel mit einem deutschen Astrophysiker, der weder daran noch an das Torus-Kerr-Modell glaubt.
Keine »Neue Physik« hinter den Bahnstörungen von Pioneer 10
Neuerdings geistert immer öfter eine angeblich unerklärliche Abweichung der Bahn der Raumsonde Pioneer 10 durch die populäre Astro- und gar Massenpresse (so im SPIEGEL vom 18.2. S.184) - und dabei wird verschwiegen, dass andere Forscher längst einer ebenso simplen wie wahrscheinlichen Erklärung auf der Spur sind. Und man erfährt auch nicht, dass es selbst die Entdecker des Effekts für viel wahrscheinlicher halten, dass sie lediglich auf eine übersehenen systematische Störung denn auf eine Abweichung von Newtonschen Gravitationsgesetz gestossen sind.
Noch ist es zwar auch den Kritikern nicht gelungen, die geheimnisvolle (und winzig kleine) Abbremsung im Detail zu reproduzieren, die Pioneer 10 auf seiner Reise hinaus aus dem Sonnensystem (schon 1983 passierte er die Plutobahn) erfährt. Aber sie haben zeigen können, dass der Strahlungsdruck der Wärme, die die Sonde auch heute noch abgibt, auf fünf verschiedenen Wegen anisotrop abgestrahlt wird und so mindestens den beobachteten Bremseffekt erklären kann. Damit gibt es schlicht keinen Grund (mehr), über »Neue Physik« zu spekulieren. [3.3.2002]
[426] Link: ein Paper von Scheffer vom Sommer 2001, das nach aktueller Auskunft des Autors immer noch Gültigkeit besitzt.
Hier kommt Envisat: 2½ Milliarden Euro für die Umweltforschung
»Envisat kostet jedem europäischen Bürger
etwa eine Tasse Kaffee pro Jahr: Im Gegenzug erhält er
mindestens fünf Jahre lang exakte Daten über die
Umweltveränderungen.« Mit diesen Worten
rechtfertigt die ESA in einer Flut von Presseerklärungen ihr
mit Abstand teuerstes Satellitenprojekt, dessen Start in der
kommenden Nacht (1. März, 2:07 MEZ) bevorsteht: 2.5 Mrd.
Euro kostet der Environmental Satellite unter dem Strich,
inklusive 1.45 Mrd. Euro für die Hardware, 140 Mio. Euro
für eine Ariane 5 und 300 Mio. Euro für die ersten 5
Jahre Betrieb.Was heute als Envisat gestartet werden soll, ist aus der Polar Platform (PPF) hervorgegangen, die 1987 als einer der europäischen Beiträge zur Internationalen Raumstation beschlossen worden war (neben dem anzudockenden Modul Columbus und dem längst gestrichenen bewohnbaren Freiflieger MTFF), doch daran erinnert wenig: Der Riesensatellit (8.2 Tonnen Masse, voll entfaltet 25 x 10 x 7 Meter gross) stellt vielmehr den Nachfolger der beiden ERS-Umweltsatelliten dar, und die Grundstruktur teilt er sich mit den französischen Erdbeobachtern der SPOT-Serie.
Was Envisat hervorhebt (und so teuer macht), ist die Zahl der Instrumente an Bord: Es sind 10, von denen die ESA selbst 7 bezahlt hat (die anderen gab es kostenlos von einzelnen Ländern). Es ist das erste - und auch das letzte - Mal, dass die ESA so viele Detektoren auf denselben Satelliten montiert hat: Zusammen haben die Instrumente 2.2 Tonnen Masse und produzieren jeden Tag bis zu 160 Gigabyte Daten. Dass sie sich dieselbe Plattform teilen und simultan auf die Erde schauen, bietet freilich auch viele neue Möglichkeiten der gemeinsamen Auswertung. Es sind
- ein grosses Apertursynthese-Radar (ASAR), das Tag und Nacht die Erdoberfläche, Eis und Meereswellen abtastet und in 5 verschiedenen Abbildungsmodi (mit bis zu 30 Metern Auflösung) benutzt werden kann (die Antenne ist 10 m lang und wiegt 725 kg),
- ein Radarhöhenmesser (RA-2) mit 4.5 cm Präzision, der ebenfalls Festland, Eis und Ozeane abtastet - ein Gegenstück zu Poseidon 2 auf dem neuen Satelliten Jason-1 (siehe Artikel 379) - und den
- drei Hilfsinstrumente (MWR, DORIS und LRR) unterstützen, die Laufzeiteffekte der Radarpulse in der Atmosphäre zu kompensieren helfen und die präzise Bestimmung der Satellitenbahn ermöglichen,
- zwei abbildende optische Instrumente, MERIS und AATSR, die in zahlreichen Wellenlängen von 390 nm bis 12 µm Substanzen in den Ozeanen und die Landvegetation erfassen und auch die präzise Oberflächentemperatur (auf 0.3°C genau) ermitteln, und
- drei Sensoren für die Erdatmosphäre, MIPAS, GOMOS und SCIAMACHY (letzterer von Deutschland und den Niederlanden beigestellt), die Spurengase in verschiedenen Höhenschichten messen können, darunter Ozon.
[425] Quellen: ESA Bulletin # 106 vom Juni 2001 S. 9-133 (dieses Sonderheft, das keine Fragen offenlässt, kann kostenlos bei der ESA Publications Division, ESTEC, P.O.Box 299, NL-2200 AG Noordwijk, angefordert werden!) + AW&ST vom 21.1.2002 S. 49-55 + Nature vom 21.2. S. 825. Links: die Envisat Launch Page und Artikel von SPIEGEL und ZEIT.
Artemis ist auf dem Weg in den geostationären Orbit - zum ersten Mal wird (unplanmässig) ein Ionentriebwerk für eine wesentliche Bahnanhebung eingesetzt: ESA Press Release, SPIEGEL.
Bangen vor dem nächsten Hubble-Eingriff
Dreimal schon haben Astronauten Hand an das Hubble Space Telescope im Orbit angelegt, und jede dieser »Servicing Missions« (SM) hat ihm gutgetan: Komponenten wurden ersetzt, Reparaturen durchgeführt, die Bahn angehoben - stets lief alles wie am Schnürchen. Morgen soll nun wieder ein Space Shuttle zum Weltraumteleskop starten (heute war es wegen extremer Kälte in Florida nicht möglich; das Fenster am 1. März reicht von 12:22 bis 13:24 MEZ), doch diesmal ist die Nervosität grösser als sonst: Einer der diesmal notwendigen Eingriffe könnte im schlimmsten Fall die Zerstörung des HST zur Folge haben!
Zum ersten Mal überhaupt seit seinem Start vor fast 12 Jahren muss nämlich der Satellit komplett abgeschaltet werden, um die Power Control Unit (PCU) auszutauschen, einen zentralen Stromverteiler, der nicht mehr zuverlässig ist. Und binnen weniger Stunden muss Hubble wieder hochgefahren werden, sonst beginnen nach und nach lebenswichtige Bauteile in der Weltraumkälte zu sterben, und der Satellit würde zu Raumschrott. Die Wahrscheinlichkeit, dass etwas schief geht, gilt zwar als gering, aber noch bei keiner SM zuvor musste Hubble mutwillig in solche Gefahr gebracht werden.
Geht aber alles glatt, dann wird das Weltraumteleskop nach der SM 3B (SM 3A war 1999 kurzfristig eingeschoben worden) erheblich besser als vorher im Orbit zurückgelassen werden: mit neuen Solarzellen, einer neuen Kamera, die das bisherige Arbeitspferd WPFC2 weit in den Schatten stellt, und einer experimentellen Kühlanlage, mit der das lahmgelegte Infrarotinstrument NICMOS wieder in Betrieb genommen werden kann. Mindestens fünfmal sollen die Astronauten der Columbia aussteigen, bevor Hubble (bis zur letzten Servicing Mission 2004) wieder sich selbst überlassen wird:
- Bei den EVAs Nr. 1+2 werden die beiden Solarzellenpanele ausgetauscht - die alten werden aufgerollt und wieder zur Erde gebracht. Die neuen sind zwar um ein Drittel kleiner, aber trotzdem 20-30% leistungsfähiger. Und sie sind stabiler als die alten, so dass der Satellit wenig anfällig für Schwingungen sein wird. Bei EVA #2 werden auch einige der Reaktionsräder ausgewechselt: Eine dieser vier Anlagen, mit denen sich Hubble im Raum dreht, hatte gelegentlich Störungen gezeigt. Weil das Ersatzteil erst beschafft werden musste, verschob sich der Beginn der SM 3B um mehrere Wochen.
- Ausstieg Nr. 3 wird der riskanteste: Er dient ganz dem Austausch der PCU, die nicht (wie viele andere Bauteile) für die Demontage im Orbit optimiert ist. 36 filigrane Anschlüsse müssen die Astronauten lösen und dann wieder verbinden- und sie haben maximal sieben Stunden Zeit, denn länger kann eine EVA nicht dauern. Etwa 6 Stunden lang bleibt das HST ohne Strom.
- Bei den EVAs Nr. 4+5 geht es ganz um Hubbles wissenschaftliche Instrumente: Das letzte der ursprünglichen, die Faint Object Camera, muss der modernen Advanced Camera for Surveys (ACS) weichen, und das IR-Instrument NICMOS erhält einen mechanischen »Cryocooler«, um es wieder auf 70 Kelvin zu kühlen. Die umfangreichen Arbeiten, um ihn an die NICMOS anzuschliessen, finden bei der EVA #5 statt.
[424] Quellen: New Scientist 16.2. S. 21 + Science 22.2. S. 1448-51 + Sky & Telescope März 2002 S. 30-39. Links: die Homepage der SM 3B, der aktuelle Status der Mission, der genaue Zeitplan, längere Vorschau-Artikel von New York Times, Spaceflight Now und AW&ST sowie AFP zur Startverschiebung.
Hubble und Very Large Telescope im Vergleich, am Beispiel des Adlernebels (M 16) im Nahen Infraroten: Beobachtungen der NICMOS (bevor ihr das ursprüngliche Kühlmittel ausging) diskutieren eine Pressemitteilung der UA und ein Paper von Thompson et al., entsprechende Bilder des VLT eine ESO-Pressemitteilung und ein Paper von McCaughrean & Andersen. Und M 16 im visuellen, wie ihn die WFPC2 sieht, in einer Pressemitteilung des STScI von 1995.
Ein früher Röntgenjet
Rund zehn Milliarden Lichtjahre ist der Quasar PKS 1127-145
entfernt, und doch ist dem Röntgensatelliten Chandra
diese überraschend klare Aufnahme eines über eine
Million Kilometer langen Plasmajets gelungen - eigentlich sollte
ein junger Quasar dieses Typs noch gar keinen besitzen. Die
Röntgenbeobachtungen dienten eigentlich einem anderen
Zweck: Mit der Strahlung des Quasars wurde das Gas in einer
halb so weit entfernten Galaxie durchleuchtet. Auch das brachte
eine Überraschung: Obwohl die Galaxie ungefähr so
alt ist wie die Milchstrasse zur Zeit der Entstehung der Sonne,
war ihr Sauerstoffanteil nur ein Fünftel so hoch.
[17.2.2002][423] Links: Pressemitteilungen von Chandra und der Univ. of AZ sowie ein SPIEGEL-Artikel.
Ein frischer Millisekunden-Pulsar? PSR J1740-5340 wird nicht, wie häufig beobachtet, von einem alten Weissen Zwerg, sondern von einem Roten Riesenstern begleitet - hat Materiefluss von ihm den Neutronenstern gerade erst auf seine 274 U/s beschleunigt? ESA Science News und Artikel von NetZeitung und SPIEGEL.
Kämpfen oder hoffen? Pluto-Fans ratlos
Amerikas Planetenforscher sind sich im Unklaren, ob sie weiter für die Plutosonde » New Horizons« kämpfen sollen, für die der US-Kongress letztes Jahr gegen den ausdrücklichen Wunsch von NASA und Weissem Haus 30 Mio.$ bereitgestellt hat, oder ob sie alle Hoffnung auf das neue »New Frontiers«-Programm (siehe Artikel 420) setzen sollen, für das eine Mission zum Pluto ein heisser Kandidat wäre. Die Situation ist vertrackt: Zwar könnte die erste Sonde des neuen Programms (Ausschreibung dieses Jahr, Auswahl 2003) schon 2007 starten, doch dann stände der ideale Weg zum Pluto über einen Gravity Assist am Jupiter nicht mehr zur Verfügung: Die späteste Möglichkeit, am Jupiter Schwung zu holen, gäbe es bei einem Start 2006, wie er die Vorgabe für New Horizons war.
Natürlich könnte man abwarten, bis die neuartigen Kernreaktoren bereitstehen, um eine Sonde ohne Jupiter-Hilfe auf direktem Weg schnell zum Pluto zu bringen, doch wann es so weit sein wird, ist alles andere als klar - es kann leicht ein Jahrzehnt dauern. Der Pluto wäre dann kaum vor 2020 zu erreichen, wenn seine interessante Atmosphäre gerade ausfrieren dürfte - New Horizons dagegen käme bei einem Start 2006 schon 2015 oder 16 an. Um dieses Projekt zu retten, wären 2003 und 2004 die grössten Ausgaben nötig - der Jahresetat von New Frontiers steigt dafür zu langsam an. Wenn nun, so hoffen Optimisten, der US-Kongress der NASA noch einmal 100 Mio.$ extra aufzwänge, um New Horizons voranzutreiben, wäre der 2006er Start noch zu retten, und in den nächsten drei Jahren wären um so grössere Einsparungen möglich. Es bleibt spannend ... [17.2.2002]
[422] Links: ein langer Artikel vom Space Daily zu den Optionen und die New York Times zum Phänomen Pluto und den neuen Nuklearplänen der NASA.
Das Sonnensystem hat einen Staubring
jenseits der Saturnbahn - und die Quelle sind Kollisionen zwischen den Körpern im Kuiper-Gürtel. Die Messungen, auf denen diese Entdeckung basiert, gehen bereits auf die Raumsonden Pioneer 10 und 11 zurück, dort erst heute lassen sie sich einordnen. Die Sonden, die als erste das Sonnensystem verliessen, waren in dessen Aussenbezirk immer wieder von Staubteilchen getroffen worden, doch niemand konnte sagen, ob sie aus dem interstellaren Raum kamen oder lokalen Ursprungs waren. Zwei weitere Entdeckungen plus theoretische Arbeiten haben jetzt ein geschlossenes Gesamtbild ermöglicht.
Zum einen konnte die Raumsonde Ulysses zum ersten Mal klar interstellaren und interplanetaren Staub unterscheiden: Die Teilchen von jenseits des Sonnensystems sind viel kleiner, und die Pioneer-Funde gehören nicht in diese Kategorie. Dann wurden in den letzten zehn Jahren zahllose Körper im Kuipergürtel jenseits der Neptunbahn entdeckt. Und theoretische Berechnungen zeigen jetzt, dass Kollisionen zwischen ihnen die einzige plausible Quelle der Pioneer-Teilchen sind: 50 Tonnen Staub pro Sekunde werden freigesetzt. Zwar findet man nur ein Teilchen pro 50 Kubikkilometer, aber von aussen gesehen wäre doch ein heller Staubring erkennbar - ganz so, wie man ihn auch von vielen anderen Sternen kennt und dort, offenbar zu Recht, als Indiz für ein Planetensystem wertet. [17.2.2002]
[421] Link: ESA Science News.
Feinstrukturen im Staubring um Vega, die auf die Wirkung von Planeten zurückgehen könnten, werden von immer mehr Radioteleskopen entdeckt (siehe auch Artikel 93 und 396) - und die schärfsten Bilder liefert das kalifornische Interferometer OVRO.
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