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Raumfahrt "Gaia" geht auf die Reise ins All

Das Weltraumteleskop "Gaia" ist ins All gestartet. In einer Entfernung von 1,5 Millionen Kilometer von der Erde soll der Forschungssatellit eine 3D-Karte unserer Milchstraße erstellen.

GAIA soll sich die Milchstraße genauer anschauen und Sterne kartieren. Foto: AFP/ESA/D. Ducros

Beim Blick in den Nachthimmel ist sie zu sehen als Lichtband, das von Wolken durchzogen wird. Ein Ort voller Geheimnisse, unendlich weit weg. Und doch liegt die Erde mittendrin – das heißt: nicht ganz, denn unser Sonnensystem befindet sich auf einem äußeren Spiralarm, rund 28 000 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt. Eine neue Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA soll nun helfen, Wissen über bislang Unerklärtes zu erlangen: „Gaia“ soll mehr als eine Milliarde Sterne der Milchstraße mit bisher unerreichter Präzision und gleich mehrfach vermessen, die detaillierteste 3-D-Karte unserer Galaxie liefern – und überdies heute noch unbekannte Himmelskörper und Gebiete entdecken.

Mehr als zwei Jahrzehnte dauerten die Vorbereitungen für die Mission, sieben Jahre benötigte der Bau der 2030 Kilogramm schweren Raumsonde. Um 10.12 Uhr mitteleuropäischer Zeit startete „Gaia“ mit einer Sojus-Trägerrakete vom europäischen Weltraumhafen Kourou in Französisch-Guayana aus ins All – lauthals bejubelt beim ESOC, dem Kontrollzentrum der ESA in Darmstadt. Knapp 40 Minuten später trennte sich der Satellit ab und sendete die ersten Signale zur Erde.

Ihr Flug führt die Raumsonde, der ein zehn Meter langes Sonnenschild das charakteristische Aussehen verleiht, in den ersten vier Wochen durch den interplanetaren Raum hin zum 1,5 Millionen Kilometer entfernten imaginären „Lagrange-Punkt“, kurz L2. Dieser verfolgt in einem festen Abstand den Lauf der Erde um die Sonne mit. „Gaia“ wird sich auf ringförmig geschlossenen Bahnen um L2 herum bewegen und dabei ohne Pause die unterschiedlichen Positionen der Sterne vermessen. Rund eine Milliarde von ihnen wird die Raumsonde auf diese Weise erfassen; das hört sich gigantisch an, stellt gleichwohl aber nur rund ein Prozent aller Sterne in unserer Milchstraße dar.

"Gaia" soll unbekannte Objekte entdecken

Von den Daten erhoffen sich die Forscher neue Erkenntnisse über die Verteilung der Sterne in unserer Galaxie, über deren Dynamik und Entstehung – sowie zur Allgemeinen Relativitätstherorie, also der Wechselwirkung zwischen Materie auf der einen und Raum und Zeit auf der anderen Seite, erklärt Astronomieprofessor Sergei Klioner von der Technischen Universität Dresden.

Außerdem erwarten die Wissenschaftler, dass „Gaia“ bislang unbekannte kosmische Objekte entdecken wird. Die Größenordnung, an die man bei der ESA denkt, klingen beachtlich: Bis zu 250 000 Asteroiden und Kometen innerhalb unseres Sonnensystems, zehntausende Exoplaneten und Planetensysteme außerhalb davon, tausende Braune Zwerge (Himmelskörper, die weder Sterne noch Planeten sind), hunderttausende Weiße Zwerge (Sterne mit geringer Leuchtkraft) sowie hunderttausende Supernovae (hell aufleuchtende Sterne am Ende ihres Lebens) und hunderttausende Quasare (Kerne einer aktiven Galaxie) könnte „Gaia“ demnach theoretisch aufspüren.

Die gigantisch anmutenden Zahlen relativieren sich freilich angesichts der Größe der Milchstraße: Unsere kosmische Heimat hat einen Durchmesser von 100 000 Lichtjahren und ist zwischen 3000 und 16 000 Lichtjahren dick. Sie beherbergt mehr als 100 Milliarden Sterne (und ist doch nur eine von Milliarden Galaxien in den unendlichen Weiten des Universums). Bislang haben die Astronomen allerdings nur ein unvollständiges Bild vom Aufbau unseres Milchstraßensystems: Sie gehen von einer flachen, diskusartigen Scheibe mit zwei Haupt-Spiralarmen und einigen kleineren Zwischenarmen aus, deren Zahl allerdings nicht bekannt ist.

"Gaia" soll bis 2019 arbeiten

Auch die unheimliche Dunkle Materie könnte zumindest ein wenig von ihrem mysteriösen Charakter verlieren, wenn „Gaia“ sie in den Fokus nimmt, sagt Professor Klioner. Bisher ist über diese unsichtbare Substanz, die einen Großteil unserer Milchstraße einnimmt, außer ihrer Schwerewirkung auf andere Objekte nur wenig bekannt.

„Gaia“ knüpft mit diesem Auftrag an die ESA-Mission „Hipparcos“ an, bei der von 1989 bis 1993 mehr als 2,5 Millionen Sterne vermessen wurden; allerdings übertrifft „Gaia“ ihre Vorgängerin in puncto Präzision um den Faktor 100. Dafür sollen zwei gleichartige Spiegelteleskopen und die größte, je für die Raumfahrt gebaute digitale Kamera sorgen; letztere hat eine Auflösung von einer Milliarde Pixel, 50mal so viel wie bei den modernsten Spiegelreflexkameras. Mit dieser Ausstattung soll „Gaia“ pro Sekunde die Merkmale hunderter Sterne erfassen, pro Tag rechnet die ESA mit etwa 40 Millionen Beobachtungen, Teleskope, Kamera und drei weitere Instrumente sind im 3,50 mal zwei Meter großen Nutzlastmodul der Raumsonde untergebracht, Antriebseinheit, Stromversorgung und Datenverarbeitungssystem befinden sich in einem Servicemodul.

Bis 2019 soll „Gaia“ auf Entdeckungsreise gehen, für die Auswertung des riesigen Materials kalkuliert die ESA weitere zehn Jahre ein. Eine so aufwendige wie hoffentlich auch aufschlussreiche Mission hat ihren Preis: Die Kosten betragen rund 740 Millionen Euro, für die Verarbeitung der Daten sind noch einmal 200 Millionen veranschlagt.

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