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 MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Antibiotikaresistenzen: Ein multiresistenter Escherichia coli-Stamm auf dem Vormarsch

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Sturmfeder bekämpft Orkanschäden

23.10.2017 | Maschinenbau

Vorstellung eines neuen Zellkultursystems für die Analyse von OPC-Zellen im Zebrafisch

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie