Raumzeit
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Die neue EarthCARE Mission der ESA (European Space Agency), die in Zusammenarbeit mit der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA durchgeführt wird, zielt darauf ab, unser Verständnis über die Rolle von Wolken und Aerosolen bei der Reflexion von einfallender Sonnenstrahlung zurück ins Weltall und der Speicherung von von der Erdoberfläche emittierter Infrarotstrahlung zu erweitern. Durch die Kombination von vier wissenschaftlichen Instrumenten an Bord des Satelliten, der in einer sonnensynchronen polaren Umlaufbahn die Erde umkreisen wird, sollen globale Beobachtungen von Wolken, Aerosolen und Strahlung ermöglicht werden. Diese Beobachtungen sind entscheidend, um die Wechselwirkungen zwischen Wolken, Aerosolen und Strahlung sowie deren Einfluss auf das Erdklima besser zu verstehen und zu modellieren.
Ulf Merbold ist der erste westdeutsche im All und bis heute derjenige mit den meisten Ausflügen in den Orbit - drei an der Zahl. Er war sowohl mit den Amerikanern an Bord des Space Shuttle als auch mit den Russen auf der Raumstation Mir über der Atmosphäre. Dazu hat er lange Zeit das Europäische Astronautenzentrum in Köln geleitet und maßgeblich zur Planung des europäischen Forschungsmoduls Columbus auf der Internationalen Raumstation ISS beigetragen.
Nach einem rumpeligen Start mit der "Europa"-Rakete haben sich die führenden europäischen Techniknationen in den 1970er Jahren erfolgreich in dem Ariane-Raketenprogramm zusammengefunden, was dann auch schnell zur Mitgift bei der Gründung der ESA wurde. Besonders die Ariane 5 war dann lange Zeit eine der erfolgreichsten und zuverlässigsten Raketensysteme der Welt. Jetzt ist die letzte Ariane 5 gestartet und in diesem Jahr wird mit dem Jungfernflug der neuen Ariane 6 gerechnet.
Firmen wie OHB in Bremen übernehmen in der Raumfahrt eine kritische Rolle. Als Partner der Wissenschaft und Raumfahrtagenturen begleiten sie die Planung und übernehmen den Bau der Raumfahrzeuge und Nutzlasten. Die von ihnen mit entwickelte Technik erlaubt dabei, die Satelliten immer moderner werden zu lassen und zunehmend kostengünstiger zu betreiben. Aber nicht nur das Zustandekommen von Missionen steht im Fokus dieser Unternehmen. Immer wichtiger wird die Planung des Missionsendes, der Rückführung, Entsorgung und ggf. auch die Verlängerung von Missionen nehmen immer breiteren Raum ein. Die Problematik der Weltraumschrotts stellt die Raumfahrt vor neue Herausforderungen, die künftig mit neuen Lösungen für Planung, Reparatur oder Rettung von Missionen beantwortet werden müssen.
Die geometrische Vermessung des Universums kann eine Reihe von Erkenntnissen liefern, die Aufschluss über seine wahre Größe geben – und damit auch sowohl über seine kontinuierliche Ausdehnung als auch seine innere Beschaffenheit. Diesen Auftrag hat das jüngst gestartete Weltraumteleskop Euclid der ESA, das eine umfangreiche Beobachtung des Weltraums im visuellen sowie dem nahinfraroten Spektrum vornehmen wird. Durch diese Himmelsdurchmusterung erhoffen sich die Astronomen weitere Daten zur Bestimmung der dunklen Energie als auch der dunklen Materie im All. Das gesammelte Datenmaterial wird darüberhinaus in bereitgestellten Katalogen den Forscherinnen und Forschern weltweit noch über Jahre hinaus eine Forschungsgrundlage sein.
Eines der Rätsel der Kosmologie ist das Verhältnis von Materie zu Anti-Materie und warum es im Weltall mehr Materie als Anti-Materie gibt. Und man weiß, dass das Standardmodell der Physik zwar für unsere üblichen Energiebereiche gilt aber in der Dimension des Universums nicht alles erklärt. Um diese Widersprüche aufzudecken hat das CERN mit dem LHCB einen Detektor im Betrieb, der diese Grenzen der Physik ausloten und neue Erkenntnisse liefern soll.
Nach dem CMS-Detektor ist ATLAS das zweite große Detektor-System am Large Hadron Collider am CERN in Genf, dass den Nachweis des Higgs-Bosons geliefert hat und mit seiner aufwändigen Technik auch heute noch weiter Teilchenkoliisionen beobachtet und damit aktiv zur Grundlagenforschung beiträgt.
Der CMS (Compact Muon Solenoid) ist einer der beiden Detektoren, die gemeinsam den Nachweis des Higgs-Bosons ermöglicht haben und ist eine dieser gigantischen Strukturen 100m unter der Erde am CERN and dem die vom LHC beschleunigten Teilchen untersucht werden.
Das ALICE-Experiment ist eines der großen Detektorsysteme am CERN in Genf und nutzt den CERN-Beschleunigerring um die Kollision schwerer Ionen zu beobachten. Dabei entsteht ein sogenanntes Quark-Gluon-Plasma, in dem sich Atom zu einem Teilchenbrei vermengen wie man es vermutlich kurz nach dem Urknalls vorgefunden hat.
Die Beschleunigung von Teilchen ist die Grundlage für die Forschung am CERN. Eine Kaskade von miteinander verbundenen Ringen wird dabei zur Schnellstraße für beschleunigte Elektronen oder Ionen und bauen dabei sukzessive die Energie auf, die letztlich in einer Kollision freigesetzt wird und die Experimente am CERN ermöglicht. Daher sind Aufbau, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung dieser komplexen Maschine ein sehr wichtiger Bestandteil der Arbeit am CERN.
1954 gegründet, war das CERN von Anfang an Friedens- und Forschungsprojekt in einem. Der aufsteigenden Bedeutung der Kernforschung trug dieser neue Standort in Genf Rechnung und versammelte Wissenschaftler aus Europa und aller Welt, um zu erforschen, was die Welt im innersten zusammenhält. In seiner über 70-jährigen Geschichte konnte das CERN nicht nur grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse liefern sondern machte auch durch nebenläufige Durchbrüche wie die Erfindung des World Wide Webs von sich reden. Als 2012 durch die Experimente am CERN auch noch das lang gesuchte Higgsfeld bestätigt und damit der letzte gesuchte Baustein des Standardmodells der Teilchenphysik gefunden wurde, hatte das CERN die Aufmerksamkeit der ganzen Welt und steht seitdem wie kein anderer Standort für die Bedeutung der Grundlagenforschung in der Wissenschaft.
Der Mensch ist eine Erfolgsgeschichte der Evolution und hat bewiesen, dass er sich an die unterschiedlichsten Extrembedingungen gut anpassen kann. Trotzdem gibt es Grenzen, die schlicht durch die Biologie vorgegeben werden und mit denen man sich arrangieren muss, wenn man den Körper unter hohe Belastung stellt. Was sind die Gründe für diese Beschränkungen und unter welchen Bedingungen können diese Grenzen ausgeweitet oder durch Technologie überwunden werden? Die Beschränkungen auf der Erde sind dann im Weltraum noch einmal deutlich kniffliger und müssen bei Astronauten im Orbit und bei künftigen Mondmissionen bedacht werden.
Die Grundlagenforschung im Bereich der Quantenmechanik ist in den letzten Jahrzehnten weit vorangeschritten und die gewonnenen Erkenntnisse dienen der Entwicklung neuer Technologien, die der Raumfahrt künftig noch genauere Mess- und Steuerinstrumente verspricht. Doch auch auf der Erde werden diese Erkenntnisse und Technologien ihre Spuren hinterlassen, sobald sie sich im All bewährt haben. Das DLR hat gleich mehrere Institute gegründet um in diesem Bereich weitere Fortschritte zu erzielen und ganz konkrete Ansätze für die kommende Produktentwicklung zu liefern.
Die NASA spielt in der Raumfahrt eine herausragende und damit führende Rolle. Keine andere Raumfahrtagentur und Wissenschaftsorganisation steht sowohl innerhalb der Wissenschaft als auch in der Öffentlichkeit so für Erfolg und Exzellenz. Nach einer Reihe sehr erfolgreicher Missionen stehen im Rahmen einer sich ändernden Weltpolitik (die Rolle Russlands verändert sich und die Kooperation mit China bleibt schwierig) und wirtschaftlicher Veränderungen (zunehmende Privatisierung im Raumfahrtbetrieb) alle Agenturen - und damit auch die NASA vor neuen Herausforderungen.
50 Jahre nach der letzten Landung auf dem Mond macht sich die NASA auf wiederum Menschen auf den Mond zu senden. Die Artemis-Mission setzt dabei zunächst auf drei konsekutive Missionen, die sich diesem Ziel schrittweise annähert. Das Projekt ist aber auch eine enge Kooperation mit der ESA, die mit dem European Service Modul eine der wichtigsten Komponenten stellt. Das Modul sorgt für den Antrieb des Raumfahrzeugs und versorgt das Crew-Modul der Astronauten mit allen lebenserhaltenden Funktionen. Die Artemis 1 Mission ist Ende 2022 erfolgreich abgeschlossen worden und alles bereitet sich nun auf den ersten bemannten Flug zum Mond seit einem halben Jahrzehnt vor.
Die Sendung ist eine Fortsetzung von RZ076 über den Gaia-Mission und den daraus entstehenden Sternkatalog, dessen Inhalt die astronomische Forschung weltweit mit einer Druckbetankung von Daten versorgt und ganz neue Forschung ermöglicht. Das Data Release 3 diesen Jahres erweitert den bisher schon verfügbaren Datenreichtum um ganz neue Messungen und verbessert dazu die bereits veröffentlichten Daten.
Neutronensterne waren bei Raumzeit bereits ein Thema, jetzt wagen wir einen zweiten Aufschlag, da sich in diesem Feld in den letzten Jahren so einiges getan hat und neue Teleskop-Projekte sowie Forschungstechniken aufgerufen werden. Und insbesondere die direkte Beobachtung einer Kilonova, der Kollision zweier Neutronesterne, hat dieses Wissenschaftsgenre neu durchgemischt.
Gammateleskope suchen im Weltraum schon seit Jahrzehnten nach hochenergetischen Gammastrahlenquellen und erweitern damit unseren Blick auf das Universum. Auch Kosmische Teilchenstrahlung lässt sich so indirekt nachweisen. Da die Erde die Gammastrahlen durch ihre Atmosphäre weitgehend abschirmt, müssen sich bodengestützte Teleskope eines Tricks behelfen: sie beobachten einen Nebeneffekt beim Eintreffen der Strahlung, die sogenannten Tscherenkow-Blitze. Mit zeitlich hochauflösenden Kameras lassen sich diese erkennen. Das Cherenkov Telescope Array ist der Versuch, diese in den letzten Jahren auf La Palma prototypisch betriebenen Beobachtungstechnologien auf eine ganz neue Basis zu stellen. In der Atacama-Wüste soll in Zukunft ein riesiges Feld von drei unterschiedlichen Teleskopgrößen das All auf Gammastrahlenaktivität absuchen.
Die Kanarische Insel La Palma beherbergt ist wie ihre Nachbarinsel Teneriffa Standort zahlreicher Teleskope. Die hohe Bergregion im Norden der Insel bietet für viele Anwendungen einen idealen Platz. Das auffälligste und bekannteste Teleskop ist das Gran Telescopio Canarias, dass seit gut einem Jahrzehnt das größe optische Teleskop der Welt ist.
Hunderte Millionen Sterne bevölkern unsere Galaxis und hunderte Millionen solcher Galaxien mit hunderten von Millionen Sternen sind jenseits Milchstraße im Universum zu entdecken. Die aktive Beobachtung dieser Galaxien dient dem Verständnis der Entstehung des Universums und damit auch unserer Galaxis und der Überprüfung physikalischer Theorien. Neben der reinen Katalogisieren dieser Galaxien ist aber vor allem die genaue Untersuchung ihrer Eigenschaften ein wichtiger Beitrag zur Astrophysik.
Es ist noch nicht so lange her und Exoplaneten waren eine fundamentale Neuigkeit und wichtige Entdeckung. Mit der Zeit ist aber die reine Entdeckung und Zählung dieser Objekte nicht mehr ausreichend: man rückt ihnen mit zahlreichen neuen Weltraumteleskopen auf die Pelle und gewinnt zunehmend neue Erkenntnisse über andere und letztlich auch unser eigenes Sonnensysteme.
Newton und Einstein haben der Welt Formeln gegeben, die das Wesen unserer Welt und des Universums sehr akkurat und belastbar beschreiben. Sie haben uns den Zugang und die Nutzung des Alls eröffnet und viele Fragen über die Entstehung und Funktion des Weltalls beantwortet. Doch noch mehr Fragen wurden aufgeworfen und bleiben vorerst unbeantwortet. Wir können das was, was wir erleben und nutzen gut mathematisch beschreiben, doch wissen wir auch, dass diese Beschreibungen ihre Grenzen haben. Diese zu durchschreiten ist eine Aufgabe der theoretischen Physik und Kosmologie, die auf der Suche ist nach einem noch besseren Verständnis dessen, was die Welt im innersten zusammenhält.
Weltraumteleskope versuchen alle möglichen Blickwinkel auf das All einzunehmen und spezialisieren sich dabei auf die unterschiedlichste Art und Weise. Das Projekt CHEOPS ist dabei eine einfache und reduzierte und damit auch vergleichsweise günstige Mission, die in Kooperation mit der ESA von der Schweiz aus geleitet und gelenkt wird. CHEOPS konzentriert sich darauf, die Helligkeit von Sternen und Exoplaneten mit einer außerordentlichen Auflösung und Genauigkeit über längere Zeit zu messen und dabei auch die feinsten Änderungen aufzuzeichnen
War Europa führend bei der Entwicklung der ersten Raketentechnik zu Beginn des 20. Jahrhunderts blutete sie in Folge des zweiten Weltkriegs nachhaltig aus und und brauchte ein paar Jahrzehnte, um die wieder auf die Füße zu kommen. Sinnbildlich für aber auch vorbildlich für den schwierigen Einigungsprozess Westeuropas fanden die großen europäischen Staaten nach einigen Mißerfolgen gegen Ende der Siebziger Jahre langsam zueinander und mit dem Erfolg des Ariane-Programms stieg auch die Bedeutung der Europäischen Raumfahrt im internationalen Vergleich und Wettbewerb stetig an. Heute ist die ESA und die europäische Raumfahrtindustrie die am besten vernetzte Wissensschaftsstruktur der Welt und trägt besonders mit seinen Erdbeobachtungsprojekten erheblich zur Gesamtleistung der Raumfahrt bei.
Die europäische Organisation EUMETSAT ist der europäische Betreiber von Wettersatelliten und Datendienstleister für die Wetterdienste und die Wissenschaft. EUMETSAT steuert von seinem Stammsitz in Darmstadt die Flotte der Meteosat- und MetOp-Satelliten und ist im Rahmen des EU-Programms Copernicus auch Teil der europäischen Erdbeobachtungsmissionen. Wir sprechen über die Entwicklung der europäischen Wettersatelliten seit den 70er Jahren und die die heutige Flotte von EUMETSAT zur Beobachtung der Wetterlage, wie neue Systeme geplant und schrittweise eingeführt werden und welche zukünftigen Herausforderungen für die Wetterbeobachtung anstehen.
Exoplaneten sind eine der jüngsten wissenschaftlichen Disziplinen, doch beschleunigt sich die Zahl der Erkenntnisse durch zahlreiche erfolgreiche Deep Space Missionen und weiterer Forschung in diesem Bereich immer mehr. Nach der ersten Runde der reinen Detektion dieser fernen und schwer zu findenden Körper, geht jetzt auch die Suche nach Planeten los, die Gemeinsamkeiten mit der Erde aufweisen.
Die Metaebene gibt es nur, weil Ihr, die Hörerinnen und Hörer, sie finanziert. Es gibt keine Einnahmen aus Werbung und das soll auch so bleiben. Ganz wichtig sind die Daueraufträge, die viele von Euch eingerichtet haben. Nun ändert sich leider (ein weiteres Mal nach 2020) die Bankverbindung und ich bitte Euch, Eure Daueraufträge entsprechend abzuändern, sonst geht der Metaebene sehr bald das Geld aus.
Das Jupitersystem mit seine großen Zahl an Monden birgt noch viel Unbekanntes und im nächsten Jahr startet die ESA mit JUICE eine Mission, die sich weniger auf den Planeten selbst als vielmehr auf seine Monde konzentrieren wird. Finales Ziel ist der größte der sogenannten Galileiischen Monde Ganymed. Die Sonde wird in einen Orbit um diesen Mond eintreten und dabei das Objekt über einen längeren Zeitpunkt mit vielen Instrumenten aufs genaueste untersuchen.
Zahlreiche Missionen der ESA sind der umfassenden astronomischen Beobachtung des Weltalls gewidmet. Gerade hat die Mission Gaia alle Erwartungen übererfüllt und einige neue Missionen wurden gerade gestartet oder stehen schon in den Startlöchern. Doch wie läuft so eine Mission im Vorfeld ab und wie gelingt die Zusammenarbeit mit der wissenschaftlichen Community? Wir sprechen über diese Beobachtungsmissionen, das Wissenschaftsprogramm der ESA und auch die Zukunft der bodengestützen Astronomie durch das Extremely Large Telescope in Chile.
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist wohl die international von der Astronomen, Astrophysikern und anderen Wissenschaftlern am meisten herbeigesehnte Mission seit Gaia. Denn das außergewöhnliche Teleskop, das vom Lagrange-Punkt L2 das Weltall beobachten soll stellt an Komplexität und Möglichkeiten der Instrumente alle bisherigen Projekte in den Schatten. Der Start hat sich schon um viele Jahre verzögert doch nun soll es im Dezember 2021 endlich so weit sein. Wenn alles klappt könnten sich eine Reihe wichtiger wissenschaftlicher Erkenntnisse ergeben.
