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Euclid (Weltraumteleskop)

Weltraumteleskop zur Kartierung der Verteilung der dunklen Materie
Euclid
Euclid
Typ: Weltraumteleskop
Betreiber: Europaische Weltraumorganisation ESA
COSPAR-ID: 2023-092A
Missionsdaten
Masse: 2160 kg (Startmasse)
Start: 1. Juli 2023, 15:12 UTC[1]
Startplatz: Cape Canaveral SFS, SLC-40
Trägerrakete: Falcon 9 Block 5
Bahndaten
Umlaufbahn: Orbit um den Lagrange-Punkt L2 des Erde-Sonne-Systems
Umlaufzeit: 89,8 min
Bahnneigung: 37,0°
Apogäumshöhe:  164,0 km
Perigäumshöhe:  375,9 km

Euclid – benannt nach dem antiken Mathematiker Euklid von Alexandria – ist ein Weltraumteleskop der ESA, das im Rahmen des Programmes Cosmic Vision 2015–2025 zur Erforschung der Dunklen Energie und Dunklen Materie entwickelt wurde.[2] Dafür messen zwei Instrumente im sichtbaren Licht bis zum nahen Infrarot im Wellenlängenbereich von 550 bis 2000 nm. Das Weltraumteleskop wurde am 1. Juli 2023 mit einer Falcon-9-Rakete des privaten Raumfahrtdienstleisters SpaceX gestartet[3] und erreichte am 28. Juli seinen Zielort, den zweiten Lagrange-Punkt (kurz L2) im Erde-Sonne-System.[4] Dort angekommen sendete das Teleskop am 31. Juli erste Bilder.[5] Es soll etwa sechs Jahre lang den Weltraum erkunden[6] und mehr als ein Drittel des gesamten Himmels durchmustern.[7]

Bauvergabe und Bau Bearbeiten

Die Verträge mit den beteiligten Instituten, die die beiden wissenschaftlichen Instrumente bauen sollten, wurden am 20. Juni 2012 unterschrieben. Am 24. Januar 2013 wurde bekannt gegeben, dass die NASA Sensoren für das Infrarotinstrument von Euclid liefern wird.[8] US-Wissenschaftler sind damit an Euclid beteiligt.[9]

Der Bau des Raumflugkörpers wurde im Juni 2012 ausgeschrieben.[10] In Astriums Entwurf für Euclid bestehen die beiden ersten der drei Teleskopspiegel aus Siliziumcarbid. Im alternativen Entwurf von Thales Alenia Space sollten diese Teleskopspiegel aus Glaskeramik bestehen, die von einer Stützstruktur aus Siliciumnitrid stabilisiert werden.

Astrium in Toulouse gewann am 11. Juni 2013 den Auftrag für das Nutzlastmodul von Euclid mit Teleskopspiegeln aus Siliciumcarbid.[11][12] Thales Alenia Space (TAS) hingegen wurde am 27. Juni 2013 als Hauptauftragnehmer für Euclid ausgewählt. TAS baute demnach die Versorgungseinheit. In diese wurde dann das Nutzlastmodul von Astrium eingebaut.[13][14]

Im Juli 2020 waren die Arbeiten und Tests an den beiden Instrumenten abgeschlossen.[15]

Start Bearbeiten

Das Weltraumteleskop sollte nach ursprünglicher Planung mit einer Sojus-Rakete von Kourou starten.[16] Aufgrund des Kriegs Russlands in der Ukraine und der darauf folgenden Embargos wurden im März 2022 die geplanten Starts mit der Sojus-Rakete aufgekündigt.[17] Stattdessen ist Euclid mit einer Falcon-9-Rakete des privaten Raumfahrtdienstleisters SpaceX gestartet.[18][19] Dafür wurde das Teleskop von Cannes[20] nach Savona und von dort am 15. April 2023 per Schiff zum Kennedy Space Center transportiert.[21]

Die Falcon 9 startete am 1. Juli 2023 um 17:12 MESZ.[22] Der Start verlief gut und es gab am 2. Juli eine kleine Korrektur der Flugbahn mit einem   von 2,14 m/s. Während der Reise zu L2 wurde zunächst das Raumfahrzeug auf korrekte Funktion getestet, dann begann die Kommissionierungsphase. Vom 4. bis 8. Juli wurde der Hauptspiegel in Richtung Sonne gedreht. Hierdurch wurde der Spiegel erhitzt, und eventuell verbleibende Eisablagerungen auf dem Spiegel konnten so verdampfen. Die beiden Instrumente wurden für den Einsatz vorbereitet. Am 9. Juli wurde die Hochgewinnantenne ausgefahren, anschließend wurde vom 11. bis 12. Juli die Elektronik der Nutzlasten einschließlich der redundanten Systeme getestet. Zum ersten Mal wurde das Feinausrichtungssystem getestet. Das erste Licht der Instrumente war zwischen dem 15. und 18. Juli. Die ersten noch unfokussierten Bilder zeigten, dass alle Instrumente voll funktionsfähig sind und die erwarteten Qualitäten aufweisen. Das VIS-Instrument zeigt jedoch bei einer bestimmten Ausrichtung zur Sonne ein unerwartetes Muster. Anschließend wurden die Instrumente fokussiert und das Raumfahrzeug erreichte am 28. Juli die Umlaufbahn. Die ersten Fotos wurden am 31. Juli veröffentlicht.

Die nominale Missionsdauer ist sechs Jahre, eine Verlängerung um weitere fünf Jahre ist möglich.

Nutzlast und Instrumente Bearbeiten

Euclid wird zwei Instrumente verwenden, die beide durch ein 1,2-m-Korsch-Teleskop[6] mit drei Spiegeln und 24,5 m Brennweite schauen und das gleiche Himmelsgebiet beobachten. Das Teleskop hat ein Sichtfeld von 0,8° × 1,2°.[23] Zur Rauschunterdrückung soll das Teleskop passiv und aktiv gekühlt werden.

Das Visual Imager Instrument (VIS) arbeitet im sichtbaren Licht mit Wellenlängen zwischen 550 und 900 nm und das Near Infrared Spectrometer and Photometer instrument (NISP) im nahen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 900 und 2000 nm.

Beide Instrumente verwenden Arrays von mehreren nebeneinander angeordneten CCDs. Das Teleskop hat im infraroten Spektralbereich mehrere Filterräder, kann im Infrarotbereich Fotos oder Spektren aufnehmen und verwendet 16 CCDs, die Magnitudengrenze liegt bei 25.[24] Das VIS Instrument benutzt 36 CCDs, davon hat jeder Sensor 4000 × 4000 Pixel, die Magnitudengrenze liegt bei 24.[25]

Für die große Datenmenge gibt es einen Speicher mit 4 Tbit Speicherkapazität. Zur Positionierung des Bildfeldes kann sich Euclid in 80 Minuten um sich selbst drehen.[13] Für die Feinausrichtung wird Kaltgas verwendet.

Kommunikation Bearbeiten

Die Telemetrie und Steuerbefehle werden im X-Band übertragen. Die Ergebnisse der Nutzlasten sollen im Ka-Band (26 GHz) über eine bewegliche Antenne an die Bodenstation gesandt werden. Vier Stunden pro Tag wird Euclid im Ka-Band senden, um bis zu 855 Gigabit täglich zu übertragen.[26] Als primäre Bodenstation war von Anfang an Cebreros in Spanien vorgesehen. Die große Datenmenge von Euclid machte einen weiteren Ausbau der Datenverarbeitung des ESTRACK Antennen-Netzwerks notwendig. Die Station in Cebreros wurde bis 2017 für den Empfang im Ka-Band aufgerüstet. Die Netzverbindungen wurden in Cebreros und Malargüe von 10 Mb/s auf 147 Mb/s ausgebaut, außerdem wurde von 2017 bis 2019 Malargüe um Ka-Band-Empfang (26 GHz) erweitert.[27] In New Norcia wird zudem eine vierte 35-Meter-Antenne für X- und Ka-Band gebaut, die 2024 in Betrieb gehen soll. Damit wäre dann zu jeder denkbaren Zeit die Datenübertragung im Ka-Band möglich.

Missionsziele Bearbeiten

Die Mission untersucht den Zusammenhang zwischen Rotverschiebung und der Entwicklung der kosmischen Strukturen, beispielsweise von Galaxien und Galaxienhaufen. Erfasst werden die Formen von Galaxien und Galaxienhaufen bis zu einer Rotverschiebung von ungefähr 2. Damit reicht der Blick ungefähr 10 Milliarden Jahre zurück und deckt damit den Zeitpunkt ab, zu dem die Dunkle Materie zu einer kosmologisch bestimmenden Größe wurde. Am Ende soll aus den Daten die bisher größte und genaueste 3D-Karte des Universums entstehen, mit Milliarden Sternen und Galaxien und einem riesigen Vorrat an Daten, die von der Forschung ausgewertet werden können.

Euclid soll helfen, die folgenden Fragen zu beantworten:

  • Wie verteilt sich die Dunkle Materie im Universum?
  • Wie vollzog sich die Ausdehnung des Universums?
  • Was sagt uns das über die Eigenschaften der Dunklen Energie?
  • Verändert sich der Anteil an Dunkler Energie über die Zeit?
  • Wie formen sich die großräumigen Strukturen im Universum?

Für die Beantwortung dieser Fragen nutzt Euclid hauptsächlich zwei Mittel:

  1. Schwache Gravitationslinsen: Sie sind ein Mittel, um die Verteilung von dunkler Materie erfassen zu können, indem die Verzerrungen von Galaxien durch ungleich verteilte Massen entlang der Sichtlinien untersucht werden.
  2. Baryonische Akustische Oszillationen: Dies sind Wellen, die in großen Galaxienhaufen erkannt werden können. Aus diesen Wellenmustern kann ein Maßstab für die Ausdehnung des Universums abgeleitet werden und für die Beschleunigung durch Dunkle Energie.

Wissenschaftliche Auswertung Bearbeiten

Die Daten von Euclid werden vom internationalen Euclid-Konsortium ausgewertet. Das ist ein Zusammenschluss von ungefähr 2000 Ingenieuren und Wissenschaftlern in rund 100 verschiedenen Weltraumorganisationen, Universitäten, wissenschaftlichen Instituten, Observatorien und sonstigen Organisationen weltweit, mit dem Zweck der Auswertung der Missionsdaten und zur Überprüfung der Erkenntnisse mit erdgebundenen Teleskopen. Die Prozesse sollen in ähnlicher Weise laufen, wie DPAC die Daten der Gaia-Mission auswertet. Euclid befasst sich jedoch mehr mit Galaxien und Gravitationslinsen als mit einzelnen Sternen. Sterne sind bei der Auswertung eher hinderlich und die beobachteten Himmelsbereiche umgehen Regionen mit hoher Sternendichte. Die Zentrale des Konsortiums befindet sich am Institut d’Astrophysique de Paris. Mitarbeiter und Wissenschaftler können sich zudem über nationale Büros registrieren. Solche Büros gibt es in Österreich, Belgien, Kanada, Dänemark, Finnland, Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Niederlande, Norwegen, Portugal, Spanien, Rumänien, Schweiz, Vereinigtes Königreich, USA.

Siehe auch Bearbeiten

Quellen Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Commons: Euclid (Weltraumteleskop) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Alejandro Alcantarilla Romera: SpaceX launches ESA’s Euclid Telescope to explore the dark universe. In: NASASpaceflight.com. 1. Juli 2023, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
  2. ↑ Euclid – Mission Summary. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 1. September 2019, abgerufen am 4. Juli 2023.
  3. ↑ Katharina Menne: Euclid ist erfolgreich ins dunkle Universum gestartet. In: Spektrum.de. 1. Juli 2023, abgerufen am 4. Juli 2023.
  4. ↑ ESA’s Euclid mission. In: twitter.com. ESA, 28. Juli 2023, abgerufen am 5. August 2023.
  5. ↑ Tillman Althaus: Weltraumteleskop Euclid öffnet seine Augen. In: Spektrum.de. 1. August 2023, abgerufen am 5. August 2023.
  6. ↑ a b Auf der Suche nach Dunkler Energie: Das neue Weltraumteleskop Euclid. (Memento vom 3. März 2016 im Internet Archive). In: DLR.de. 20. Juni 2012, abgerufen am 4. Juli 2023.
  7. ↑ Euclid – Mission-Science. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 25. Juni 2020, abgerufen am 4. Juli 2023.
  8. ↑ Michael Clormann: Euclid soll Licht ins Dunkel bringen. In: Raumfahrer.net. 25. Januar 2013, abgerufen am 4. Juli 2023.
  9. ↑ Stephen Clark: NASA signs on to European dark energy mission. In: Spaceflightnow.com. 25. Januar 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
  10. ↑ Dark Universe mission blueprint complete. In: ESA.int. 20. Juni 2012, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
  11. ↑ Euclid to probe dark Universe with Astrium science module. In: ESA.int. 11. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
  12. ↑ Airbus Defence and Space is awarded the Euclid Payload Module contract by ESA. (Memento vom 23. Dezember 2015 im Internet Archive). In: Space-AirbusDS.com. 11. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
  13. ↑ a b Thomas Weyrauch: TAS Hauptauftragnehmer für ESA-Teleskop Euclid. In: Raumfahrer.net. 28. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023.
  14. ↑ Thales Alenia Space wins prime contract for Europe’s Euclid cosmology satellite. (Memento vom 4. November 2016 im Internet Archive). In: ThalesGroup.com. 27. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
  15. ↑ Euclid – The Euclid space telescope is coming together. In: sci.esa.int. 9. Juli 2020, abgerufen am 4. Juli 2023.
  16. ↑ Euclid – Fact Sheet. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 24. Januar 2023, abgerufen am 4. Juli 2023.
  17. ↑ Jason Rainbow, Brian Berger: Soyuz embargo strands satellites with limited launch options. In: SpaceNews.com. 10. März 2022, abgerufen am 4. Juli 2023.
  18. ↑ European Space Agency to launch two missions on SpaceX rockets. In: Phys.Org. Science X Network, 20. Oktober 2022, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
  19. ↑ Jeff Foust: ESA moves two missions to Falcon 9. In: SpaceNews.com. 20. Oktober 2022, abgerufen am 4. Juli 2023 (amerikanisches Englisch).
  20. ↑ Euclid consortium scientists visit Thales Alenia Space in Cannes to see satellite undergoing final integration. In: ThalesAleniaSpace.com. 23. Februar 2023, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
  21. ↑ Christian Wingeier: „Euclid“ soll die Entstehung des Universums erforschen. In: Inside-IT.ch. 21. Februar 2023, abgerufen am 4. Juli 2023.
  22. ↑ Jeff Foust: Falcon 9 launches ESA’s Euclid space telescope. In: SpaceNews.com. 1. Juli 2023, abgerufen am 4. Juli 2023 (amerikanisches Englisch).
  23. ↑ Euclid – Telescope. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 19. September 2019, abgerufen am 4. Juli 2023.
  24. ↑ Euclid – Euclid NISP instrument. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 19. September 2019, abgerufen am 4. Juli 2023.
  25. ↑ Euclid – Euclid VIS instrument. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 18. Oktober 2019, abgerufen am 4. Juli 2023.
  26. ↑ Euclid Consortium: Mission characteristics. 1. Juni 2019, archiviert vom Original am 16. März 2022; abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
  27. ↑ Doing up the deep dish. Abgerufen am 4. Juli 2023 (britisches Englisch).
Raumsonden und Forschungsatelliten mit Beteiligung der ESA
Erfolgte Starts:

COS-B (1975) | GEOS 1 und 2 (1977, 1978) | ISEE 2 (1977) | Meteosat (1977–1997) | IUE (1978) | Marecs A und B (1981, 1984) | Exosat (1983) | ECS (1983–1988) | Giotto (1985) | Olympus (1989) | Hipparcos (1989) | Hubble (1990) | Ulysses (1990–2009) | ERS 1 und 2 (1991, 1995) | EURECA (1992) | ISO (1995) | SOHO (1995) | Huygens (1997) | XMM-Newton (1999) | Cluster (2000) | Artemis (2001) | Proba-1 (2001) | Envisat (2002) | MSG-1, -2, -3, -4 (2002, 2005, 2012, 2015) | Integral (2002) | Mars Express (2003) | Smart-1 (2003) | Double Star (2003) | Rosetta (2004) | CryoSat (2005) | SSETI Express (2005) | Venus Express (2005) | Galileo (2005–2020) | MetOp-A, -B und -C (2006, 2012, 2018) | Corot (2006) | GOCE (2009) | Herschel (2009) | Planck (2009) | Proba-2 (2009) | SMOS (2009) | CryoSat-2 (2010) | HYLAS (2010) | Swarm (2013) | Gaia (2013) | Proba V (2013) | Sentinel 1A/1B (2014, 2016) | Sentinel 2A/2B (2015, 2017) | LISA Pathfinder (2015) | Sentinel 3A/3B (2016, 2018) | ExoMars Trace Gas Orbiter (2016) | Schiaparelli (2016) | Sentinel-5P (2017) | ADM-Aeolus (2018) | BepiColombo (2018) | Cheops (2019) | Solar Orbiter (2020) | JWST (2021) | MTG-I1 (2022) | Juice (2023) | Euclid (2023) |

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Missionsstudien:

LISA (2037) | Athena (2039) | ESA Vigil

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