Warum können wir nicht ein Teleskop wie Hubble tief in den Weltraum schicken, es ein paar Jahre lang reisen lassen und uns Bilder von all dem zurückschicken, was es aus seinem neuen Blickwinkel sieht?
Zuerst ist die Frage, was kann Hubble und was würde sich daran ändern, wenn wir ein solches Teleskop weit von der Erde entfernen? Hubble ist ein Teleskop, das sehr weit in den Weltraum blicken kann. Damit lassen sich Objekte betrachten, die Milliarden von Lichtjahren von der Erde entfernt sind. Es ist zwar prinzipiell auch geeignet, die äusseren Planeten in unserem Sonnensystem zu beobachten, das ist aber nicht die Hauptaufgabe. Die inneren Planeten kann Hubble nicht beobachten, da sie zu hell sind, Insbesondere würde eine Ausrichtung des Teleskops Richtung Sonne die Optik irreparabel beschädigen. Auch die Erde oder der Mond wären zu hell für Hubble. Aus einer niedrigen Erdumlaufbahn, in der Hubble jetzt ist, kann das Teleskop daher nur Objekte beobachten, die sich nicht in der Bahnebene der Erde befinden, da sonst die Erde selbst nach spätestens einem halben Umlauf ins Blickfeld geraten würde, was die Optik bereits beschädigen könnte.
Würde man ein Teleskop wie Hubble an einen Ort bringen, der weit von jedem Planeten und weit von der Sonne entfernt wäre, könnte der gesamte Himmel mit Langbelichtungen beobachtet werden. Zur Zeit ist das nur in manchen Richtungen der Fall.
Der Vorteil einer erdnahen Umlaufbahn ist die Möglichkeit einer Wartung durch Astronauten. Defekte Bauteile können in einer erdnahen Umlaufbahn ausgetauscht werden. Das war bei Hubble mehrmals der Fall. Die Lebenszeit des Teleskops wurde so deutlich verlängert. Da Hubble wegen seiner Grösse eine sehr teure Mission war, ist die Möglichkeit einer Verlängerung der Lebenszeit ein gutes Argument für eine erdnahe Umlaufbahn. Zwar sind die Beobachtungsrichtungen dadurch eingeschränkt, aber es gibt auch sehr viel zu entdecken in den Richtungen, in die Hubble sehen kann.
Würde man ein solches Teleskop statt in einer erdnahen Umlaufbahn in eine weit entfernte Umlaufbahn bringen, würde das die Mission sehr verteuern, da der Energieaufwand, der nötig wäre, das Teleskop in eine solche Bahn zu bringen, deutlich höher wäre als der, es nur in eine Erdumlaufbahn zu bringen. Deshalb sind Satellitenmissionen zu anderen Planeten so schrecklich teuer.
Dennoch, beim Nachfolger James Webb Teleskop wird genau das gemacht. Hubble ist ein Teleskop, das im sichtbaren Bereich des Lichts beobachtet. Das James Webb Teleskop ist ein Teleskop, das Beobachtungen im Infrarotbereicht durchführen soll. Damit Dinge im Infrarotbereich beobachtet werden können, muss das Teleskop sehr kalt sein. Sonneneinstrahlung auf die Teleskophülle kann es nicht gebrauchen, denn dadurch wird es warm. Das Teleskop muss daher an einen Ort gebracht werden, der möglichst wenig Sonneneinstrahlung hat und das die ganze Zeit. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten: es entweder sehr weit weg von der Sonne bringen, oder es im Schatten eines Planeten permanent parken. Einen solchen Ort gibt es in relativer Erdnähe: im Schatten der Erde selbst. Dort gibt es auch einen Ort, an dem das Teleskop untergebracht werden kann, so dass das Teleskop die Erde nicht umkreist, sondern nur die Sonne mit genau der gleichen Umlaufzeit wie die Erde, so dass das Teleskop immer im Schatten der Erde ist. Das ist der Punkt Lagrange 2 im Sonne - Erde System.
James Webb Teleskop. Quelle:
James-Webb-Weltraumteleskop – Wikipedia
Das James-Webb-Weltraumteleskop (engl.: James Webb Space Telescope , abgekürzt JWST oder Webb ) ist ein Weltraumteleskop für die Infrarotastronomie . Es wurde ab 1996 als gemeinsames Projekt der Weltraumagenturen NASA (USA), ESA (Europa) und CSA (Kanada) entwickelt und kann als wissenschaftlicher Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops und des Spitzer-Weltraumteleskops betrachtet werden. Das JWST startete am 25. Dezember 2021 und erreichte zum 24. Januar 2022 eine Umlaufbahn um den etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernten Lagrange-Punkt L 2 (von Erde und Sonne). Die ersten Bilder des JWST wurden der Öffentlichkeit am 11. und 12. Juli 2022 präsentiert. Das JWST hat vier wissenschaftliche Hauptaufgaben: [4] [5] Die Suche nach den ersten leuchtenden Objekten und Galaxien, die nach dem Urknall und dem darauf folgenden dunklen Zeitalter vor 13,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Verbesserung des Verständnisses der Strukturbildungsprozesse im Universum. Die Untersuchung der Entstehung – und Weiterentwicklung – von Galaxien, Schwarzen Löchern, Sternen und Planetensystemen , insbesondere die Erforschung von protoplanetaren Scheiben . Untersuchung von Exoplaneten , ihrer Atmosphäre und etwaiger Eignung für Leben. Zur Erforschung von manchen Objekten bietet die Messung des Infrarotbereichs deutliche Vorteile Das JWST reagiert teilweise einhundert Mal so empfindlich auf elektromagnetische Wellen wie das Hubble-Teleskop. Die technische Präzision ermöglicht es dem JWST, neue Blicke ins Sonnensystem zu werfen, ins Innere von Sternentstehungsgebieten zu schauen und die chemische Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten detaillierter zu analysieren. [4] Das JWST untersucht Wellenlängen von 0,6 bis 28 µm , das heißt vom roten Teil des sichtbaren Lichts (dieses reicht insgesamt von 0,38 bis 0,78 µm) bis ins mittlere Infrarot (dieses reicht insgesamt von 0,78 bis 1000 µm). Licht aus weit entfernten und damit auch frühen Regionen des Universums wird durch die kosmologische Rotverschiebung in diesen Bereich verschoben. Infrarot strahlen auch kühlere Objekte. Dieses Licht durchdringt interstellare Gaswolken besser als sichtbares Licht. [5] Die Primärmission war für fünf Jahre mit einer Verlängerung auf mindestens zehn Jahre geplant. Da die Flugbahn beim Start weit genauer als erforderlich getroffen wurde und alle Brennphasen zum optimalen Zeitpunkt und mit dem bestmöglichen Ergebnis erfolgten, bleibt mehr Treibstoff übrig als erwartet. Daher kann der Betrieb weit länger als zehn Jahre aufrechterhalten werden. [6] Die Exoplaneten, welche das JWST untersuchen soll, werden zuvor u. a. vom TESS-Weltraumteleskop aufgespürt. [7] Poster der Webb-Mission Die NASA, die ESA und die CSA begannen die Kooperation zur Entwicklung des Weltraumteleskops 1996 unter der Bezeichnung Next Generation Space Telescope . Es sollte 2007 gestartet werden. Später war der Start 2014 mit einer Ariane 5 geplant. [8] Der Anteil der Beteiligung der ESA für die Konstruktion und In
https://de.wikipedia.org/wiki/James-Webb-Weltraumteleskop
Mit den Lagrangepunkten eines Zwei-Körper Systems gibt es Punkte, die die gleiche Umlaufperiode wie der kleinere Körper haben und die fast stabil sind. In diesen Punkten können Objekte platziert werden, die nur wenig Korrekturaufwand benötigen, um dort zu bleiben. In den Lagrangepunkten 4 und 5 benötigen sie sogar gar keinen Korrekturbedarf, da Objekte in diesen Punkten sogar vollständig stabil sind. Diese Punkte sind allerdings der Sonneneinstrahlung ausgesetzt, da sie in der Bahn der Erde um die Sonne um jeweils 60° gegenüber der Erde versetzt sind. Nur Lagrange 2 befindet sich im dauerhaften Schatten der Erde.
Lagrange-Punkte – Wikipedia
Lagrange-Punkte L 1 bis L 5 in einem System aus Zentralgestirn (gelb) und Planet (blau): L 4 läuft dem Planeten voraus, L 5 hinterher Äquipotentiallinien des Schwerefeldes im mitrotierenden Bezugssystem als Gummimatten-Modell in violett eingezeichnet. Schnitt in der Umlaufebene, Massenverhältnis 1:10, damit sich L 1 und L 2 deutlich absetzen. [1] Die Lagrange-Punkte oder Librationspunkte (von lateinisch libra „Waage“ und librare „das Gleichgewicht halten“) sind fünf Punkte im System zweier Himmelskörper (beispielsweise eines Sterns und eines ihn umkreisenden Planeten ), an denen ein leichter Körper (etwa ein Asteroid oder eine Raumsonde ) antriebslos den massereicheren Himmelskörper umkreisen kann, wobei er dieselbe Umlaufzeit wie der masseärmere Himmelskörper hat und sich seine Position relativ zu diesen beiden nicht ändert. Im Falle eines künstlichen Körpers ist dieser dann ein Satellit um den massereicheren Himmelskörper, aber kein Satellit um den masseärmeren Himmelskörper. Mathematisch betrachtet sind die Lagrange-Punkte die Gleichgewichtspunkte des eingeschränkten Dreikörperproblems . Das allgemeine Dreikörperproblem der Himmelsmechanik ist nur numerisch näherungsweise lösbar, nicht aber analytisch. Mit der Einschränkung allerdings, dass der dritte Körper eine vernachlässigbare Masse hat, fanden Leonhard Euler und Joseph-Louis Lagrange fünf analytische Lösungen: In den nach Lagrange L 1 bis L 5 genannten Punkten können dritte Körper kräftefrei ruhen. Es handelt sich um Nullstellen des Schwerefeldes in jenem rotierenden Bezugssystem , in dem auch die beiden schweren Himmelskörper (z. B. Sonne und Planet) ruhen. Das heißt, die Gravitationskräfte der beiden Körper auf den Probekörper werden gerade von der Zentrifugalkraft (aufgrund der Rotation des Bezugssystems) aufgehoben. In einem nichtrotierenden Bezugssystem laufen die Lagrange-Punkte synchron mit den beiden Himmelskörpern auf Kreisbahnen um den gemeinsamen Schwerpunkt. L 1 bis L 3 sind in Tangentialrichtung stabil und in Radialrichtung instabil und damit insgesamt instabil. L 4 und L 5 sind dagegen Ljapunow-stabil : Befindet sich der Probekörper in einer Umgebung um den Lagrange-Punkt, so bleibt er auf einer geschlossenen Bahn in dieser Umgebung. Entscheidendes Element ist die außerhalb dieser Umgebung vernachlässigbare Corioliskraft . Alle fünf Lagrange-Punkte liegen in der Bahnebene der beiden schweren Körper. Drei liegen auf der Verbindungslinie der beiden Körper, der vierte und der fünfte bilden mit den beiden Körpern jeweils die Eckpunkte eines (bis auf relativistische Korrekturen) gleichseitigen Dreiecks . Für das in obigen Grafiken gelb-blaue Paar von Himmelskörpern werden im Folgenden Sonne und Erde als Beispiel verwendet. Der innere Lagrange-Punkt L 1 befindet sich zwischen den beiden betrachteten Körpern auf ihrer Verbindungslinie. Ein Körper, der die Sonne innerhalb der Erdbahn umkreist, hätte normalerweise eine höhere Bahngeschwindigkeit als die Erde. Durch die Anziehungskraf
https://de.wikipedia.org/wiki/Lagrange-Punkte
Lagrange 2 ist zwar nicht wirklich "deep space", da dieser Punkt nur ca. 1/50 so weit entfernt ist wie die Marsumlaufbahn, allerdings doch schon so weit weg, dass Wartungsmissionen durch Astronauten unmöglich sind. Die Entfernung zu Lagrange 2 ist rund 4 mal so weit entfernt wie der Mond.
Falls mit "tiefem Raum" gemeint sein sollte, ausserhalb unseres Sonnensystems, dann ist das mit der heutigen Technologie nicht möglich. Es würde ausserdem extrem lange dauern und die Energieversorgung wäre über einen sehr langen Zeitraum ein Problem, ohne die Möglichkeit, durch Solarzellen Elektrizität zu erzeugen.
Zwar gibt es das Projekt Breakthrough Starshot, das die Aufgabe hat, einen Mikrosatelliten in ein anderes Sonnensystem zu bringen, doch noch ist das Science Fiction.
Das Ziel von Breakthrough Starshot: Alpha Centauri
(Bild: Wikipedia)
Breakthrough Starshot – Wikipedia
Das Ziel: Alpha Centauri und seine Position am Sternenhimmel Breakthrough Starshot (deutsch ‚Durchbruch Sternenschuss‘) ist ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt der Breakthrough Initiatives und verfolgt als Projektziel das Proof of Concept einer unbemannten interstellaren Raumfahrtmission . Finanziert wird es zunächst mit 100 Millionen Dollar des russischstämmigen, amerikanischen Internetmilliardärs Juri Milner . [1] [2] Ziel des Projektes ist konkret der Beweis, dass es möglich ist, Kleinstraumflugkörper mit Sonnensegeln mittels sehr starkem Laserlicht auf ein Fünftel der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen und so zunächst Alpha Centauri (das zur Sonne nächstgelegene Sternsystem ) zu erreichen, dort Daten zu ermitteln und zur Erde zurückzusenden. Die Initiatoren hoffen, im Falle der erwartbaren Realisierbarkeit des Projektes, dass es auch tatsächlich als internationales Forschungsprojekt umgesetzt wird, und zwar zu einem Aufwand ähnlich dem für die bisher größten internationalen Forschungsprojekte (z. B. dem CERN ). Sie schätzen die Entwicklungszeit auf 20 Jahre, die Reisezeit auf 20 Jahre plus die nötige Laufzeit für die Funksignale zur Erde zurück. [3] Das Projekt wurde am 12. April 2016 von Finanzier Juri Milner und dem britischen theoretischen Physiker und Astrophysiker Stephen Hawking angekündigt. An der Präsentation im One World Observatory des One World Trade Center in New York nahmen auch Ann Druyan , Freeman Dyson , Mae Jemison , Avi Loeb und Pete Worden teil. [2] Im Board (Leitungsgremium) des Projektes sind Juri Milner und Facebook - Vorstandsvorsitzender Mark Zuckerberg . Auch Stephen Hawking gehörte diesem Gremium an. Executive Director von Breakthrough Starshot und damit verantwortlicher Leiter für die praktische Umsetzung des Projektes ist Pete Worden , der frühere Leiter des NASA AMES Research Center . [4] Vorsitzender des Breakthrough Starshot Advisory Committee (Beratungskomitee des Projektes) ist der Astrophysiker und Kosmologe Avi Loeb , Professor für theoretische Physik an der Harvard University . Mitglieder dieses Beratungsgremiums sind unter anderem der Astrophysiker Bruce T. Draine ( Princeton University ), der französische Astronom Olivier Guyon , der Astrophysiker und Nobelpreisträger Saul Perlmutter ( Lawrence Berkeley National Laboratory und University of California , Berkeley ), die ehemalige Astronautin und Leiterin des 100-Year-Starship -Projekts Mae Jemison , der Science-Fiction -Autor und Wissenschaftler Geoffrey A. Landis sowie der Plasmaphysiker und frühere Direktor des Instituts für Weltraumforschung der Akademie der Wissenschaften der UdSSR Roald Sagdejew . [4] Das Konzept [5] wurde von Philip Lubin entworfen. Dass Laserstrahlen ein Raumschiff mittels Lichtsegeln beschleunigen können, hatte Robert Forward bereits in den 1970er-Jahren gezeigt. Um aber die für das Projekt erforderliche Geschwindigkeit von 60.000 km/s zu erreichen, dürfen die Kamera und der Funksender sowie die Energieversorgung für beide G
https://de.wikipedia.org/wiki/Breakthrough_Starshot
Eine solche Sonde hätte auch nicht die Fähigkeiten von Hubble und generell wäre es vielleicht auch gar nicht ratsam, ein solches Projekt auf diese Weise durchzuführen, weil Laser in der Stärke, die für Breakthrough Starshot nötig sind, eine Stärke haben, die vielleicht schon von anderen Zivilastionen entdeckt werden könnten, was nach der Dunklen Wald Hypothese, die eine sehr gute Erklärung für das Fermi-Paradoxon ist, äusserst schlecht für die Menschheit wäre.
Fermi-Paradoxon – Wikipedia
Das Fermi-Paradoxon ist eine Bezeichnung für das Ergebnis von Überlegungen des Physikers Enrico Fermi aus dem Jahr 1950. Fermi ging davon aus, dass es extraterrestrische Intelligenz gibt, die technisch hochentwickelte Zivilisationen über Millionen von Jahren aufrechterhalten kann. In dieser Zeitspanne sollte es theoretisch mittels interstellarer Raumfahrt möglich sein, die gesamte Galaxie zu kolonisieren – und der Wahrscheinlichkeit nach sollte dies bereits geschehen sein. Dass dennoch die Suche nach den Spuren von außerirdischem Leben bisher erfolglos blieb, erschien ihm paradox und als Hinweis darauf, entweder die Annahmen oder die Beobachtungen infrage zu stellen. Enrico Fermi diskutierte 1950 auf dem Weg zum Mittagessen im Los Alamos National Laboratory mit Edward Teller , Emil Konopinski und Herbert York angebliche UFO -Sichtungen und einen Cartoon aus der Zeitschrift The New Yorker über Außerirdische und fragte schließlich: „Where is everybody?“ Warum seien weder Raumschiffe anderer Weltraumbewohner noch andere Spuren extraterrestrischer Technik zu beobachten? [1] [2] Mit der Drake-Gleichung kann die Wahrscheinlichkeit für die gleichzeitige Existenz anderer Zivilisationen in der Milchstraße abgeschätzt werden. Allerdings waren die meisten Parameter der Drake-Gleichung im Jahr 1961 noch unbekannt. [3] Eine detaillierte wissenschaftliche Betrachtung des Problems begann in den frühen 1970er Jahren mit Studien von Michael H. Hart , [4] weswegen auch der Ausdruck Fermi-Hart-Paradoxon verwendet wird. [5] [6] Fermi selbst ging nicht von der Möglichkeit interstellarer Reisen aus, weshalb der Begriff Fermi- Paradoxon in Frage gestellt wurde. Robert H. Gray schlug zu Ehren von Michael H. Hart und Frank J. Tipler stattdessen als Bezeichnung „Hart-Tipler-Argument“ vor. Von Hart stammt die zugespitzte, fälschlich Fermi zugeschriebene Aussage „They are not here; therefore they do not exist“. Tipler erweiterte das Problem um selbstreplizierende Maschinen. [7] Zunächst erfolgten grundlegende Überlegungen: Aufgrund des Alters des Universums und seiner hohen Anzahl an Sternen sollte Leben auch außerhalb der Erde verbreitet sein, vorausgesetzt, die Entstehung von Leben auf der Erde wäre kein ungewöhnlicher Vorgang. [8] Ausgehend von der Annahme, dass die Erde keine absolute Ausnahme unter den Planeten und unser Sonnensystem nicht ungewöhnlich ist, steht die bisher nicht bezifferbare Möglichkeit im Raum, dass weitere technische Zivilisationen in unserer Galaxie existieren. Die Galaxis ist ungefähr 100.000 Lichtjahre breit. Ein Unterlichtantrieb, wie der des Projekts Icarus , mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 10 % der Lichtgeschwindigkeit, würde (geradeaus und ohne Zwischenstopps) etwa 1 bis 10 Millionen Jahre für diese Strecke benötigen. Die Galaxis ist etwa 10 Milliarden Jahre alt. Eine Durchquerung wäre in der Dauer ihrer Existenz tausendfach möglich gewesen. Wenn in der Milchstraße auch nur eine einzige Zivilisation existiert, die zu solchen technischen L
https://de.wikipedia.org/wiki/Fermi-Paradoxon#Berserker-,_Deadly-Probes-_und_Dunkler-Wald-Theorie