Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Augen im Weltall

27.07.2011
Dichte Wolkenschleier über der Venus, steinig-karge Landschaften aus gefrorenem Eis auf dem Saturnmond Titan, weiße Flecken im roten Marssand – es sind Ansichten aus völlig fremden Welten.

Welten, die für den Menschen zwar unerreichbar sind, sich aber mit Hilfe von Weltraumkameras an Bord unbemannter Raumsonden im Bild einfangen lassen. Seit 25 Jahren bieten Weltraumkameras, die Wissenschaftler und Ingenieure am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) im niedersächsischen Katlenburg-Lindau entwickeln und bauen, Einblicke in solch fremde Welten.


Vor 25 Jahren gelang der Halley Multicolour Camera, die am MPS entwickelt und gebaut wurde, die erste Aufnahme eines Kometenkern. © ESA, courtesy of MPAe

Ganz aktuell: Seit dem 16. Juli dieses Jahres kreisen zwei Kameras an Bord der NASA-Raumsonde Dawn um den Asteroiden Vesta, der jenseits der Umlaufbahn des Mars im so genannten Asteroidengürtel seine Bahnen um die Sonne zieht. Genaue Bilder der Oberfläche dieses kosmischen Brockens sollen Wissenschaftlern helfen, die Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems zu enträtseln.

Die Erfolgsgeschichte der Katlenburg-Lindauer Kamerabauer beginnt mit einem Kometen – und einer günstigen Konstellation. Denn der Komet Halley kommt nur etwa alle 76 Jahre auf seiner Route um die Sonne so nahe an der Erde vorbei wie 1986. Grund genug für die Europäische Weltraumagentur ESA den kosmischen Reisenden mit einer Art Empfangskomitee zu begrüßen: Am 14. März 1986 flog die Raumsonde Giotto nur knapp 600 Kilometer an dem Kometen vorbei. Neben weiteren wissenschaftlichen Instrumenten trug Giotto die Halley Multicolour Camera des MPS an Bord. Beim Vorbeiflug gelang dem Hochpräzisionsinstrument das erste Bild eines Kometenkerns – und damit der Beweis, dass sich in Mitten der Kometen-Koma aus Gas und Staub ein fester Kern verbirgt.

Seitdem hat das MPS acht weiteren wissenschaftlichen Missionen ihre Sehkraft verliehen. Zum jetzigen Zeitpunkt fliegen fünf Kameras aus Katlenburg-Lindau durchs All: zwei an Bord der ESA-Mission Rosetta, die 2014 den Kometen Churyumov-Gerasimenko erreicht; zwei an Bord der NASA-Sonde Dawn und eine an Bord der ESA-Mission Venus Express, die seit 2006 unseren Nachbarplaneten untersucht. „Trotz dieser jahrelangen Erfahrung ist der Bau einer solchen Kamera jedes Mal eine Herausforderung“, sagt Ulrich Christensen, Direktor am MPS. Denn obwohl sich die Kameratechnik in den vergangenen Jahren deutlich weiterentwickelt hat, bleiben die Anforderungen an die Instrumente gewaltig.

Der erste Härtetest ist der Raketenstart selbst. Um sicherzustellen, dass die Hochpräzisionsgeräte die heftigen Erschütterungen unbeschadet überstehen, werden sie zuvor am MPS ausgiebig in der Vibrationstestanlage auf die Probe gestellt: Der schwere Rüttelblock, auf den die Ingenieure die Instrumente montieren, durchläuft mehrere „Schüttelprogramme“, um alle Aspekte des Raketenstarts nachzuempfinden. „Die zweite große Herausforderung für die Kameras sind die niedrigen Temperaturen und das Vakuum im Weltall“, erklärt Holger Sierks vom MPS, der das Kamerateam der Rosetta-Mission leitet, das im Juli 2010 spektakuläre Bilder vom Asteroiden Lutetia lieferte. So müssen die Geräte auch nach jahrelanger Tiefschlafphase während der Reise durchs All am Ziel wieder ordnungsgemäß funktionieren. Um dies zu testen, simulieren die MPS-Wissenschaftler die Bedingungen des Weltalls in Thermal-Vakuum-Kammern.

Spezielle Anforderungen stellen die Weltraummissionen vor allem an den CDD-Chip der Kameras, der als elektronischer Sensor ihr Herzstück bildet. „Bei der Mission Giotto war die CCD-Technik, mit der heute jede digitale Kamera ausgerüstet ist, noch völlig neu“, so Rainer Kramm, MPS-Mitarbeiter im Ruhestand, der die Halley Multicolour Camera und zahlreiche weitere Kameras maßgeblich mitentwickelt hat. Dies war eine unabdingbare Voraussetzung für den Betrieb von Kameras im Weltall. Schließlich können nur die digitalen Bilddaten per Funksignal zurück zur Erde übertragen werden.

Die Auflösung der Kameras, die an Bord aktueller Missionen durchs All reisen, ist zwar oft nicht deutlich höher als die handelsüblicher. „Doch die Auflösung ist längst nicht alles“, erklärt Sierks. Besonders Raumsonden, die zu sehr entlegenen Gebieten des Sonnensystems reisen, können sowieso nur begrenzte Datenmengen zur Erde funken. Doch in Punkto Empfindlichkeit sind die Weltraumkameras ihren irdischen Brüdern weit überlegen. „Viele der Objekte, die wir beobachten, sind ausgesprochen lichtschwach“, begründet dies Sierks. Besonders hohe Anforderungen stellt die Anflugphase einer Mission, während der die Kameras oftmals zur optischen Navigation eingesetzt werden. Hier müssen die Kameras die Himmelskörper schon aus sehr großer Entfernung aufnehmen können. So ist es den MPS-Kameras an Bord der Raumsonde Rosetta beispielsweise Anfang Juni gelungen, den Zielkometen der Mission aus mehr als 150 Millionen Kilometern Entfernung sichtbar zu machen.

Zudem erfordern die Missionen zum Teil sehr kurze Belichtungszeiten. Giotto etwa raste 1986 mit einer Geschwindigkeit von etwa 250 000 Kilometern pro Stunde am Kometen Halley vorbei. „Das ist, als wolle man eine Portrait-Aufnahme vom Piloten eines vorbeizischenden Düsenjets aufnehmen“, erinnert sich Kramm. „Auch die Dawn-Kameras kommen mit Belichtungszeiten von wenigen Millisekunden mühelos zurecht“, ergänzt Andreas Nathues vom MPS, wissenschaftlicher Leiter des Dawn-Kamerateams.

Und somit ist jede Weltraumkamera, die am MPS entsteht, ein kleines Kunstwerk. Speziell entwickelt, um den Anforderungen der betreffenden Mission gerecht zu werden – und um faszinierende Einblicke in fremde Welten zu bieten.

Ansprechpartner
Dr. Birgit Krummheuer
Press and Public Relations
Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen
Telefon: +49 173 3958625
Fax: +49 551 5176-702
E-Mail: birgit.krummheuer@ds.mpg.de
Prof. Dr. Ulrich Christensen
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-542
Fax: +49 5556 979-219
E-Mail: christensen@mps.mpg.de
Dr. Andreas Nathues
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-433
E-Mail: Nathues@mps.mpg.de
Dr. Holger Sierks
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 55 56979-242
E-Mail: sierks@mps.mpg.de

Dr. Birgit Krummheuer | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/4378431/weltraumkameras

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Proteintransport - Stau in der Zelle
24.03.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise