Verehrte Leserinnen und Leser,
 
am vergangenden Donnerstag um 6.41 Uhr mitteleuropäischer Zeit hob vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur an der Spitze einer Proton-Rakete der europäische Satellit Integral ab. Dieser wurde in den ESA-Staaten gebaut und montiert und soll in den kommenden Jahren die Gammastrahlen-Astronomie revolutionieren. Integral stellt in diesem Bereich einen Quantensprung dar: Bisher wurde die Gammastrahlung, die die Erdatmosphäre nicht durchdringt, von Objekten im All nur von wenigen relativ kleinen Satelliten untersucht. Das neuste ESA-Projekt lässt schon aus diesem Grund eine Vielzahl neuer Erkenntnisse über das Universum erwarten.

Zum Start von Integral bietet Ihnen Raumfahrer.net viele Artikel zum Projekt in diesem InSpace Newsletter spezial. Alle aktuellen Beiträge, Nachrichten und Bilder zu dem Gammastrahlen-Observatorium finden Sie ab sofort unter integral.raumfahrer.net.

Damit Sie trotz dieser Spezialausgabe nicht in anderen Bereichen uninformiert bleiben, haben wir die Rubriken News und ISS Weekly Report wie gewohnt beibehalten. So können Sie sich sowohl zum Fehlstart einer Sojus-Rakete am Dienstag als auch über die gestern zuende gegangene Mission der Atlantis informieren.

Viel Spaß beim Lesen wünscht Ihnen
 

            Karl Urban
            Chefredakteur "Raumfahrer.net"
 
 

» www.raumfahrer.net
Von unserer Startseite können Sie ab sofort den aktuellen Sternhimmel sowie die Planetenkonstellationen abrufen. Daneben ist auch ein astronomischer Terminkalender für ganz Deutschland abrufbar. Der Dienst wird von unserem neuen Partner interstellarum zur Verfügung gestellt.

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Wir möchten uns für den mehrstündigen Serverausfall am vergangenden Donnerstag entschuldigen. Dieser entstand aufgrund eines technischen Problems unseres Anbieters und sollte in nächster Zeit nicht mehr vorkommen.
 

• Atlantis sicher gelandet
• Projekt Schoolsat in Irland
• INTEGRAL erreicht Transferorbit
• INTEGRAL erfolgreich gestartet
• Sojus-Fehlstart fordert Menschenleben
• STS-112-Crew beendete dritten Weltraumspaziergang
• Weltraum dehnt sich unendlich aus



» Atlantis sicher gelandet
18. Oktober 2002 - In der Mittagszeit amerikanischer Zeit ist die Raumfähre Atlantis sicher in Florida gelandet.
Nach 4,5 Millionen Meilen langer Reise landete die Raumfähre sicher auf der Landeplan 33 des Space Center in Florida.
Ashby übernahm die Handsteuerung von Atlantis in einer Höhe von 50.000 Fuß und führte das 200.000 Pfund schwere Shuttle durch eine 290 Gradrechtsdrehung auf eine Linie mit der Startbahn 33. Die Raumfähre Atlantis wird später dann in den Hangar gezogen, um es für den nächsten Start zur ISS im März 2003 vorzubereiten.
Während der Landung begann die Mannschaft auf der ISS die von der Raumfähre Atlantis gelieferte Versorgungsgüter auszupacken und zu verstauen.
(la - Quelle: nasa.gov)

» Projekt Schoolsat in Irland
17. Oktober 2002 - Breitbandsatelliteninternet-Zugang für Schulen in landwirtschaftlichem Irland
SchoolSat ist ein Probeservice, der Schulen im landwirtschaftlichem Irland schnellen Zugriff zum Internet mittels der "leading-edge" Satellitentechnologie gestattet. Dieser wurde von Web-Sat in Dublin entwickelt und durch die Nachrichtentechnikabteilung der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) unterstützt.
Das Ziel des Versuches ist, nachzuforschen, in wie weit diese Technologie eine Lösung ist, um Schulen an das Internet anzuschließen, Netzwerke zwischen den Schulen aufzubauen und große Mengen an Informationen sei es Daten, Bildschirm, Audio oder Graphiken zu übertragen.
Der Dienst basiert auf dem DVB-Standard ("Digital Video Broadcasting", digitales Fernsehen) und wird als weltweiter Standard angenommen. Er erlaubt dem Benutzer, Internet-Dienste mit einer verhältnismäßig kleinen Antenne (weniger als 1 Meter Durchmesser) und einem PC zu empfangen, das überall mit einem Satellitenmodem innerhalb des Abdruckes des Eutelsat W3 Satelliten ausgerüstet wird (genutzt durch Web-Sat). Dieser PC kann als Zugang benutzt werden, um mehrere PCs an das Internet anzuschließen. ganzer Artikel
(sr - Quelle: www.esa.int)

» INTEGRAL erreicht Transferorbit
17. Oktober 2002 - Der europäische Forschungssatellit INTEGRAL hat nach dem erfolgreich verlaufenen Start heute Morgen mittlerweile den vorgesehenen Transferorbit erreicht, wie die ESA in ihrer letzten Statusmeldung mitteilte.
Um 08:13 Uhr (MESZ) trennte sich der Satellit von der vierten Stufe der Proton-Trägerrakete, die INTEGRAL nach dem Start von dem zunächst erreichten Parkorbit rund eine Stunde später durch eine mehrminütige Triebwerkszündung auf den höher gelegenen Transferorbit transportierte. Die Proton-Rakete - das stärkste Trägersystem der russischen Raumfahrt - hat damit wieder einmal seine außerordentlich hohe Zuverlässigkeit unter Beweis gestellt.
 
Um 08:35 Uhr (MESZ) konnte die ESA dann den Vollzug des nächsten wichtigen Schritts auf dem Weg zur Aktivierung von INTEGRAL melden: Die beiden Solarpaneele des Satelliten sind vollständig ausgefahren worden, so dass die Energieversorgung sichergestellt ist.
 
Während des ersten Umlaufs um die Erde, der am 20. Oktober abgeschlossen sein wird, werden nun nach und nach verschiedene Systeme an Bord des Weltraumteleskops aktiviert. Die nächsten Schritte werden das Einschalten der Trägheitsreaktionsräder (zur Durchführung von Lageveränderungen) sowie des so genannten Star Trackers sein, mit dessen Hilfe INTEGRAL seine Position feststellen kann. Raumfahrer.net wird Sie über die wichtigsten Aktivitäten weiter informieren.
(ms - Quelle: ESA)

» INTEGRAL erfolgreich gestartet
17. Oktober 2002 - Der europäische Forschungssatellit INTEGRAL ist erfolgreich gestartet worden.
Nach fast zehn Jahren Vorbereitung, Planung und Entwicklung des neuesten und bisher leistungsfähigsten Gammastrahlenteleskops der Forschungsgeschichte ist mit dem problemlos verlaufenen Start der Proton-Trägerrakete am Donnerstag um 06:41 Uhr (MESZ) vom Weltraumbahnhof Baikonur (Kasachstan) aus der erste Meilenstein auf dem Weg zum Erreichen der endgültigen Erdumlaufbahn passiert worden. Die unentgeltliche Bereitstellung der Trägerrakete wurde 1997 vertraglich von der ESA mit Russland vereinbart, im Gegenzug erhalten wissenschaftliche Einrichtungen in Rußland dafür einen garantierten Anteil an der (im Vorfeld bereits fast zwanzigfach "überbuchten"!) Beobachtungszeit von INTEGRAL (= "International Gamma Ray Astrophysics Laboratory"). Der Bilderbuchstart konnte im Internet live verfolgt werden, im europäischen Raumfahrtkontrollzentrum ESOC in Darmstadt waren darüber hinaus während des Starts viele Medienvertreter anwesend.
 
Die weiteren Aktivitäten der nächsten Stunden sehen wie folgt aus: Das Triebwerk der vierten Raketenstufe wird von 07:43 bis 07:50 Uhr aktiviert, um INTEGRAL in den so genannten Transferorbit zu befördern. Danach ist für 08:13 Uhr die Trennung des Satelliten von der vierten Stufe der Proton-Rakete geplant. Um 08:31 Uhr sollen dann schließlich die beiden Solarpaneele des Satelliten ausgefahren werden, um die Stromversorgung von INTEGRAL sicherzustellen, bevor nach und nach die Systeme und Instrumente des Satelliten eingeschaltet werden (alle Zeitangaben jeweils in MESZ).
 
Parallel dazu wird durch mehrfache Zündung des bordeigenen Triebwerks von INTEGRAL in den kommenden Wochen die Umlaufbahn des Weltraumteleskops solange angehoben, bis der vorgesehene Orbit mit einem erdnächsten Punkt (Perigäum) von rund 9.000 km und einen erdfernsten Punkt (Apogäum) von ca. 153.000 km erreicht ist. Erst einige Wochen vor dem Start war entschieden worden, das Perigäum gegenüber den ursprünglichen Planungen um 1.000 km abzusenken und dadurch Treibstoff einzusparen, der dann zusätzlich für notwendige Kurskorrekturen während der Betriebsphase zur Verfügung steht, was eine längere Betriebsdauer des Satelliten möglich macht. Der Beginn des regulären Beobachtungsbetriebs ist nach Inbetriebnahme und Kalibrierung der Beobachtungsinstrumente für Anfang nächsten Jahres geplant.
 
Sobald die ESA den erfolgreichen Eintritt von INTEGRAL in den Transferorbit bestätigt hat, werden wir Sie darüber informieren. Weitergehende Informationen können Sie in unserem Special-Newsletter über die INTEGRAL-Mission am kommenden Samstag nachlesen - abonnieren Sie noch heute den kostenlosen Newsletter von Raumfahrer.net. In den nächsten Tagen wird darüber hinaus ein INTEGRAL-Special auf Raumfahrer.net online gehen, dass Sie zukünftig über die neuesten Aktivitäten und wissenschaftlichen Erkenntnisse der Mission auf dem Laufenden halten wird.
(ms - Quelle: ESA)

» Sojus-Fehlstart fordert Menschenleben
17. Oktober 2002 - Wie die europäische Weltraumagentur ESA gestern mitteilte, ist beim Start einer unbemannten Forschungskapsel vom Typ Foton M-1 am 15. Oktober die russische Sojus-Trägerrakete kurz nach dem Abheben von der Startplattform auf dem Gelände des Kosmodroms Plessezk explodiert. Ersten Meldungen zufolge hat es dabei auch Opfer unter der Start- bzw. Wachmannschaft gegeben.
Rund 20 Sekunden nach dem Start am 15.10. um 20:20 Uhr (MESZ) explodierte die Sojus-Rakete. Durch die Explosion und herabfallende Trümmer wurden nach neuesten Angaben mindestens ein Mensch getötet und mehrere weitere Mitglieder der Start- und Wachmannschaften verletzt. Unter den beim Start anwesenden Mitarbeitern der ESA, der französischen Raumfahrtagentur CNES sowie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gab es keine Verletzten oder Toten zu beklagen. Erhebliche Teile der Startanlage auf dem Gelände des russischen Kosmodroms Plessezk wurden in Mitleidenschaft gezogen.
 
Die Sojus sollte die unbemannte Forschungskapsel Foton M-1 der Foton/Bion-Familie mit 44 von der ESA geförderten Experimenten ins All hieven, deren Nutzlastkapsel nach gut zwei Wochen wieder zur Erde zurückkehren sollte. Diese Experimente erstreckten sich über eine breite Palette wissenschaftlicher Disziplinen, die von der Fluidphysik und Biologie über Kristallwachstum und Strahlungsdosimetrie bis zur Exobiologie reichte.
 
Der Beitrag der ESA zur Nutzlast der Forschungskapsel umfaßte die Einrichtung für Fluidphysik (FluidPac) mit vier Experimenten, die Einrichtung Biopan mit insgesamt neun Experimenten, die verbesserte Teleforschungs-Unterstützungseinheit, die sowohl FluidPac als auch den deutschen AGAT-Ofen bedienen sollte, sechs autonome Experimente (wovon drei von Studenten entwickelt wurden), die neuesten Versuche zur Simulation von Meteoriten (Stone) und das Experiment zum "Soret-Koeffizienten in Rohöl". Frankreichs Inkubator für biologische Experimente (IBIS), Deutschlands AGAT-Ofen, Rußlands Polizon-Ofen und fünf russische Experimente (Biokont, Komparus, Mirage-M, Sinus-16 und Chistata) ergänzten die 650 kg schwere Gesamtnutzlast.
 
In Kürze soll eine staatliche Untersuchungskommission unter der Leitung von Verantwortlichen der russischen Raumfahrt gebildet werden, um die Ursachen des Unfalls zu ermitteln.
(ms - Quelle: ESA)

» STS-112-Crew beendete dritten Weltraumspaziergang
15. Oktober 2002 - Der dritte und letzte Weltraumspaziergang der Mission STS-112 wurde am Montag, 14.10.2002 um 15:47 Uhr CDT (20:40 GMT) planmäßig beendet.
Die beiden Astronauten David Wolf und Piers Sellers beendeten die Aktivierungs- und Ausstattungsmaßnahmen an dem am Donnerstag installierten S1 (S-One) Truss während der 46. Aussenmission an der ISS.
Während des 6 Stunden und 36 Minuten dauernden Ausfluges installierten Sie Flüssigkeitsleitungen um den Fluss des Ammoniak-Kühlmittels zwischen dem S0 (S-Zero) und S1 Truss zu garantieren. Die anderen Arbeiten am S1 beinhalteten die Befestigung mehrerer Spool Positioning Devices auf Ammoniak-Kabeln und einen Test des Segment-Verbindungssystems auf der Außenhülle des S1 um die Angliederung weiterer Trägersegmente auf der Steuerbordseite vorzubereiten. Eine weitere Aufgabe bestand darin, die Interface Umbilical Assembly auf dem mobilen Transporter zu entfernen und zu ersetzen.
Die "Spaziergänger" erhielten Unterstützung aus dem Space Shuttle Atlantis und der Station. Pilot Pam Melroy koordinierte die Arbeit im All; Commander Jeff Ashby bediente den Roboterarm des Shuttles und Mission Specialist Sandy Magnus und der Wissenschaftsoffizier der ISS, Peggy Whitson, hatten die Kontrolle über den Arm der Station.
Bevor die Astronauten die Station verließen zündeten Ashby und Melroy den Antrieb der Atlantis um die Station in einen 3,7 Kilometer höheren Orbit zu bringen. Es war das zweite Schubmanöver der Mission, während der der Orbit der ISS um insgesamt 9,7 Kilometer angehoben wurde.
(dm - Quelle: NASA Human Spaceflight)

» Weltraum dehnt sich unendlich aus
13. Oktober 2002 - Neue Messungen der kosmischen Hintergrundstahlung haben die Urknalltheorie gestärkt und neue Informationen gefunden
Wissenschaftler des staatlichen französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Paris geben bekannt, dass das Weltraum eine flache Form besitzt. Das internationale Archeops-Projekt hat dies in der größten Vermessung des Alls herrausgefunden.
Dass das All eine flache Geometrie besitzt, hatte schon der Forschungsballon "Boomerang" vor 2 Jahren festgestellt, wobei auch hier die kosmische Hintergrundstrahlung der Messung diente. Des weiteren dehne sich das All unendlich aus, wie das Max-Planck Institut bekannt gibt. Bei der Entstehung des Alls durch den Urknall wurden extreme Energiemengen frei, welche heute eine Art Hintergrund-"Feuerwand" im langwelligen Bereich bilden. Die neuen Ergebnisse sollen die Urknall-theorie weiter festigen.
Wie auch vor 2 Jahren benutze man einen Forschungsballon, der in der Stratosphäre platziert wurde um dort das sogenannte "Echo des Alls" einzufangen. Im Jahre 2007 wird ein ESA Satellit ("Planck") starten, um genauere Aufzeichnungen zu erhalten.
(dp - Quelle: CNRS)

Die Hauptaufgabe Integrals ist die Erforschung der stärksten energetischen Strahlung im Universum: Der Gammastrahlung. Der größte Teil dieser Strahlung gelangt nicht bis zum Erdboden, da sie die Atmosphäre abschirmt und kann somit nur aus dem Erdorbit erforscht werden. Doch selbst in der Umlaufbahn ist die Beobachtung von Gammastrahlung im All eine schwierige Aufgabe. Sie ist fünf Millionen mal stärker als das sichtbare Licht und bahnt sich den Weg durch jede Form der Materie mit starken Interaktionen. Dies ist ein zweischneidiges Schwert: Auf der einen Seite transportieren Gammastrahlen viele Informationen über das Erzeugerobjekt. Auf der anderen Seite aber brechen sie auch sehr leicht durch Spiegel und Kameras.
Integral nutzt zwei speziell entworfene Gammastrahlen-Teleskope, um die flüchtigen Ereignisse zu entdecken. Das eine Teleskop wird dabei Bilder von den Ereignissen machen, das andere deren Intensität messen. Die beiden Geräte werden zudem von einer Gerät zur Messung von Röntgenstrahlung und einer optischen Kamera unterstützt.
Alle vier Instrumente sind immer auf die gleiche Raumregion gerichtet und vollführen die Beobachtungen simultan. Dies ist das erste Mal, dass Ereignisse mit starker Gammastrahlung im All in dieser Genauigkeit beobachtet werden können. Dies dürfte auch die eindeutige Identifikation des Objekts erlauben. Durch den Vergleich von optischem Licht, Röntgen- und Gammastrahlung können Astronomen in unerreichter Präzision den gewaltigsten Ereignissen im Universum erforschen.


Die Instrumente

Der Bildaufzeichner IBIS (Imager on Board the Integral Satellite) soll schärfere Bilder von Gammastrahlen-Ereignissen erlauben, als alle anderen vorher genutzt Instrumente. IBIS ist in der Lage in einer Präzision von 30 Arcsekunden zu messen - dies entspricht der Fähigkeit eine Person in einer Menschenmasse in 1,3 Kilometer Entfernung auszumachen. Das Instrument besitzt Detektoren auf zwei Ebenen zur Messung von schwacher und starker Gammastrahlung. Diese Aufteilung erlaubt außerdem die dreidimensionale Erfassung des Erzeugers der Strahlung. Die Komponenten von IBIS wurden in Italien und Frankreich gebaut.

Das Gerät, dass im optischen (sichbaren) Licht arbeitet heißt OMC (Optical Monitor). Dieses erlaubt Integral neben Aufnahmen im Bereich der hochenergetischen Strahlung auch die Ereignisse im sichbaren Spektralbereich simultan zu beobachten. Dies ist wichtig, da die Strahlungsemissionen einer Quelle stark schwanken können. OMC ist ein "normales" Refraktor-Teleskop, welches das Licht mit einer Linse bündelt. Diese besitzt einen Durchmesser von fünf Zentimetern und einen CCD-Detektor zur digitalen Aufzeichnung der Daten. OMC wurde in Spanien gebaut.

Zur Messung von Röntgenstrahlung besitzt Integral JEM-X. Dieser spielt eine zentrale Rolle bei der Entdeckung und Erforschung von Gammastrahlen-Quellen. JEM-X ist ein Teleskop-Paar, dass gleichzeitig mit dem Hauptinstrument zur Feststellung von Gammastrahlung arbeitet. Das Instrument besitzt eine vergleichbare Auflösung wie der Bildaufzeichner IBIS. JEM-X wurde in Dänemark konstruiert.

Der Spektrometer SPI ist das Hauptinstruments Integrals und erlaubt die harte Gammastrahlung mit außergewöhnlicher Genauigkeit zu messen. Es ist sehr viel sensibler gegenüber der Strahlung als jedes vergleichbare Instrument vorher. SPI besitzt 19 Detektoren aus Germanium, die ständig auf minus 183°C gekühlt werden. Um jede Störung der Detektoren zu vermeiden, ist das gesamte Instrument von einer Schutzschicht aus Bismuth-Germanatoxid-Kristallen umgeben. Eine negative Auswirkung dieses Panzers ist seine große Masse: SPI allein wiegt 1,3 Tonnen. Das Instrument wurde in Frankreich und Deutschland gebaut.


Am 17. Oktober 2002 startete Integral erfolgreich vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur. Dass für den Start die leistungsstärkste einsatzfähige russische Trägerrakete Proton verwendet wurde, zeigt die enorme Masse des Satelliten, der beim Start insgesamt 4,1 Tonnen wiegt. Integral ist fünf Meter lang und hat einen Durchmesser von 3,7 Metern. Nach dem Ausfahren der Solarpaneele hat der Satellit eine Spannweite von 16 Metern.

Integral ist nach dem erfolgreichen Start von Envisat bereits das zweite gestartete Mammutprojekt dieses Jahres. Die ESA macht damit einen großen Schritt in Richtung der etablierteren Raumfahrtorganisationen Russlands und Amerikas. Der Fakt, dass die Bestandteile des neuen Gammastrahlen-Observatoriums in ganz Europa gebaut wurden, zeigt eine perfekte Organisation und Zusammenarbeit der ESA-Mitgliedstaaten. Mit Integral hat Europa wieder einmal gezeigt, dass es im Sektor Raumfahrt nicht zu unterschätzen ist.

Related Links:
Integral.Raumfahrer.net
ESA Missionshomepage
 
 

Aufgrund des Starts von Integral möchten wir Sie an dieser Stelle außerplanmäßig über die Geschichte der Gammastrahlen-Astronomie informieren. Den letzten Teil der "History Special"-Reihe zu Johannes Kepler können Sie in der nächsten Ausgabe am 26.10. lesen.


Einleitung
Mit INTEGRAL ist in dieser Woche das leistungsfähigste Gammastrahlenteleskop in der Geschichte dieses vergleichsweise jungen Astronomiezweiges erfolgreich in einen Erdorbit gestartet worden. Es bedarf keiner hellseherischen Kräfte um Vorhersagen zu können, dass dieses Forschungsgebiet in den nächsten Jahren mit Hilfe von INTEGRAL eine Vielzahl neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse hervorbringen wird. Seit wann aber kann man eigentlich überhaupt von einer "Gammastrahlen-Astronomie" sprechen? Welche Missionen waren die wichtigsten Vorläufer von INTEGRAL, welche neuen Erkenntnisse haben sie gebracht? Diese kurze Einführung in die Geschichte der Gammastrahlen-Astronomie soll darauf Antworten liefern.
 
Die Astronomen waren sich schon lange vor der ersten Beobachtung von kosmischen Gammastrahlen sicher, dass solche hochenergetische Strahlung im Weltall vorhanden sein müsste. Bereits Ende der 1940er und in den 1950er Jahren äußerten Wissenschaftler die Erwartung, dass verschiedene kosmische Prozesse unter anderem auch Gammastrahlen - also extrem energiereiche Photonen bzw. Licht-"Teilchen" - produzieren würden. Zur Liste der Verdächtigen gehörten beispielsweise kosmische Prozesse wie die Anregung interstellarer Gaswolken durch die kosmische Strahlung oder Supernova-Explosionen. Bis zum Beginn der Raumfahrt Ende der 1950er bzw. Anfang der 1960er Jahre konnte die Gammastrahlung aus dem Weltall jedoch kaum nachgewiesen werden, da sie so gut wie vollständig von der Erdatmosphäre absorbiert wird. Die einzige direkte Nachweismöglichkeit bestand vorher in der Ausrüstung von Höhenforschungsballonen mit Messinstrumenten zur Registrierung von einfallender Gammastrahlung.
 
Satellitengestützte Beobachtungen
Das erste Gammastrahlen-Teleskop in einer Erdumlaufbahn befand sich an Bord des amerikanischen Satelliten Explorer XI, der am 27. April 1961 gestartet wurde. Verglichen mit INTEGRAL handelte es sich um ein sehr bescheidenes "Teleskop", dennoch kann Explorer XI für sich in Anspruch nehmen, der erste speziell für die Erforschung der Gammastrahlung konzipierte Forschungssatellit gewesen zu sein. Der kleine Satellit entdeckte während seiner von Mitte Mai bis Anfang September 1961 andauernden Betriebsphase im Orbit insgesamt 22 Gammastrahlen-Ereignisse, die allerdings zusammen nur zu weniger als 100 vom Detektor an Bord des Satelliten registrierten Photonen führten! Die aufgefangene Gammastrahlung kam aus den verschiedensten Bereichen des Universums und stellte so etwas wie eine "kosmische Gammastrahlen-Hintergrundstrahlung" dar - eine derartig diffuse Gammastrahlung hatten die am Projekt beteiligten Wissenschaftler auch erwartet und als Quelle dafür die bereits erwähnten Interaktionen der kosmischen Strahlung (hochenergetische geladene Partikel) mit interstellaren Gaswolken vermutet.
 
Der Anfang war nun also gemacht und die ersten, noch recht spartanischen Ergebnisse waren ermunternd, immerhin standen sie mit den vorhandenen theoretischen Überlegungen im Einklang. Im Jahr 1967 wurden von dem ebenfalls amerikanischen Satelliten OSO-3 die ersten Gammastrahlenemissionen in unserer Galaxie entdeckt. Dabei stellte sich heraus, dass die Strahlungsquellen entlang des galaktischen Äquators und dabei besonders rund um das Zentrum der Milchstraße konzentriert sind - ein eindeutiger Hinweis darauf, dass es im Zentrum unserer Galaxie nicht eben ruhig zugeht.
 
Die nächsten großen Schritte vorwärts brachten dann die beiden Satelliten SAS-2 und COS-B. Der amerikanische Gammastrahlensatellit SAS-2 konnte nach dem Start im November 1972 aufgrund eines Fehlers im Energieversorgungssystem nur bis Juni 1973 Daten liefern, während der erste europäische Gammastrahlen-Forschungssatellit COS-B von 1975 bis 1982 das Universum im Gammaspektrum beobachtete. Die beiden Satelliten lieferten die ersten wirklich detaillierten Karten des Weltalls in diesen Spektralbereich. Sie bestätigten die bereits vorher gemachte Beobachtung einer diffusen Hintergrundstrahlung im Gammastrahlenbereich und entdeckten eine Anzahl von punktförmigen Strahlungsquellen. Die geringe Auflösung der Instrumente machte meistens jedoch die Zuordnung der Gammastrahlenquellen zu einzelnen Sternen oder Sternensystemen unmöglich.
 
In die Zeit dieser beiden Forschungssatelliten fällt auch eine spektakuläre Entdeckung, die auf ganz anderem Wege gemacht worden ist. Beobachtungssatelliten des US-Militärs, die nukleare Explosionen anhand der dabei erzeugten Gammastrahlenblitze entdecken sollten, begannen Anfang der 1970er Jahre tatsächlich, solche Blitze aufzuzeichnen - nur kamen sie nicht von der Erde, sondern aus den Tiefen des Weltalls! Die Vela-Satelliten hatten als erste so genannte "Gamma-Ray Bursts" (GRBs) beobachtet, sehr kurz aufblitzende Gammastrahlenexplosionen, die nach heutiger Vorstellung Resultat unvorstellbar energiereicher Ereignisse wie beispielsweise der Verschmelzung von Neutronensternen oder der Explosion von Hypernovae sind. (INTEGRAL soll in den nächsten Jahren dabei helfen, die vielen offenen Fragen rund um dieses Phänomen zu beantworten: Wie weit entfernt sind die GRBs, was genau sind die Ursachen etc.)
 
Bereits im Jahr 1977 verkündete die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA dann ihren Entschluss, ein Observatorium neuer Dimension für die Erforschung des Gammastrahlenuniversums zu bauen. Das Ergebnis war dann der Start des 17 Tonnen schweren Compton Gamma-Ray Observatory (CGRO) im Jahr 1991. Der Satellit war mit vier Instrumenten ausgestattet, die eine deutlich bessere Auflösung und Empfindlichkeit als alle Vorgänger aufwiesen. Bis zum Juni 2000, als der Satellit in einer von vielen Wissenschaftlern kritisierten Aktion von der NASA aufgrund des Ausfalls eines Gyroskops kontrolliert zum Absturz gebracht wurde, konnte das CGRO enorme Informationsmengen über die Vorgänge im so genannten "Violent Universe" sammeln. (Die Bezeichnung des im Gammastrahlenspektrum zu beobachtenden Universums als "Violent Universe" beruht auf der Tatsache, dass Gammastrahlen oft durch extreme Prozesse erzeugt werden - Kollisionen von Schwarzen Löchern oder Explosionen von Hypernovae sind nicht gerade ruhige, stetig verlaufende Vorgänge...)
 
Erdgebundene Beobachtung
Parallel dazu gibt es auch auf der Erde neue Observatorien, die mit Hilfe der so genannten Tscherenkow-Teleskope indirekt ebenfalls die kosmische Gammastrahlung beobachten können (ausführliche Informationen zu diesem Thema stehen in unserem HotSpot Das H.E.S.S.-Projekt). Diese Teleskope nutzen die Tatsache aus, dass die enorm energiereiche kosmische Gammastrahlung beim Eintritt in die Erdatmosphäre mit den Atomen der Luft reagiert und dabei so genannte "Luftschauer" entstehen, kaskadenartige Blitze, die Rückschlüsse über die auslösende Gammastrahlung zulassen. Obwohl mit dieser Methode wie gesagt nur indirekte Beobachtungen der Gammastrahlung möglich sind ist die Bestimmung der Richtung, in der sich die Strahlungsquelle befindet, dennoch mit überraschend hoher Genauigkeit möglich. Wenn voraussichtlich in zwei Jahren die im Rahmen des HESS-Projektes gerade entstehende Teleskopanlage mit allen vier Spiegeln einsatzbereit sein wird, wird den Forschern eine wirkungsvolle Ergänzung zu satellitengestützten Systemen wie INTEGRAL zur Verfügung stehen.
 
Ausblick
Nun wird also INTEGRAL neue Kapitel im Buch der Gammastrahlen-Astronomie begründen. Angesichts der noch einmal gegenüber dem CGRO deutlich gesteigerten Leistungsfähigkeit und Empfindlichkeit können wir auf spannende und aufregende Entdeckungen hoffen, über die wir Sie auf Raumfahrer.net natürlich zeitnah informieren werden.
 
Quellen:
The History of Gamma-ray Astronomy
(Wesentlichste Grundlage dieses Artikels)
Das H.E.S.S.-Projekt
AstroTeilchenPhysik in Deutschland
High Energy Astrophysics Science Archive Research Center (HEASARC)


 

Trotz der vielen Teleskope und Observatorien, die über den ganzen Erdball verteilt sind, und obwohl wir mit immer neuen Satelliten immer mehr Geheimnissen auf den Grund gehen, wissen wir noch längst nicht alles über das All, das mit immer neuen faszinierenden Entdeckungen aufwartet. Der kürzlich gestartete Satellit Integral soll uns einen großen Schritt weiter bringen.

Sterbende Sterne
Ganz am Anfang gab es in unserem Universum nur die beiden Elemente Wasserstoff und Helium. Alle anderen wurden erst später gebildet. Die weniger massenreichen Sterne produzierten einen Großteil des Kohlenstoffs und alle schwereren Elemente wie Sauerstoff, Gold oder Eisen wurden in den größten Sternen geformt. Wenn sie ihre Reaktionsmaterialien komplett aufgebraucht haben, sterben diese großen Sterne in gewaltigen Explosionen, sogenannten Supernovae. Die Materie, die dabei mit immenser Wucht abgestoßen wird, ist die Grundlage für die Bildung neuer Himmelskörper. Jeder Mensch und alles um uns herum besteht aus diesen Restprodukten, den Elementen.

Natürlich werden bei diesen Explosionen auch radioaktive Elemente freigesetzt, die spezielle Gammastrahlung abgeben. Integral wird die Milchstraße nach Vorkommen von Aluminium 26 untersuchen. Da dieses Aluminium-Isotop eine Halbwertszeit von 1,1 Millionen Jahren hat, würde es beweisen, dass innerhalb der letzten Million Jahren Elemente produziert wurden.
Außerdem wird das Gammastrahlen-Observatorium die Lage kürzlich stattgefundener Supernovae bestimmen und vielleicht sogar neue entdecken. Das ist 1998 dem deutschen Satelliten ROSAT und dem Compton Gamma Ray Observatory der NASA gelungen. Sie entdeckten Titanium 44, welches ausschließlich in Supernovae gebildet wird und eine relativ kurze Lebenszeit hat. Daraus schlossen Forscher, dass innerhalb der letzten 900 Jahre eine Explosion in weniger als 700 Lichtjahren Entfernung stattgefunden haben muss.

Seltsame, komprimierte Objekte
Bei der Explosion einer relativ großen Sonne wird jedoch nicht die gesamte Materie weggestoßen, ein Teil davon kollabiert und wird zu einem sogenannten Neutronenstern, einem Stern mit der Masse unserer Sonne aber einem Durchmesser von lediglich 20 Kilometern. Dabei wird die Masse so stark zusammengepresst, das ein einziger Tropfen davon mehrere Millionen Tonnen wiegt.
Wird die maximale Masse von zwei bis drei mal der Masse unserer Sonne überschritten, verwandelt sich der Stern in ein Schwarzes Loch dessen Gravitation so stark ist, das nichts daraus entkommen kann, nicht einmal das Licht.

Die gewaltige Gravitation dieser Objekte beschleunigt die umliegenden Körper, welche dann aufgrund ihrer Geschwindigkeit Gammastrahlung produzieren. Integral wird diese Phänomene zum ersten Mal detailliert abbilden.
Nachdem am 27. August 1998 ein starker Gammastrahlenblitz von einem entfernten Neutronenstern mit starkem Magnetfeld, einem Magnetar, die Nacht taghell werden ließ, vermuten viele Wissenschaftler, dass es Millionen davon in der Galaxie gibt und erhoffen sich neue Erkenntnisse von Integral.

Riesige Schwarze Löcher
Es ist möglich, dass sich ein riesiges Schwarzes Loch im Zentrum unserer Milchstraße befindet. Auf alle Fälle sind dort die gammastrahlenreichsten Objekte unserer Galaxie, welche Integral analysieren wird.

Noch gewaltigere Prozesse spielen sich in den Zentren aktiver Galaxien und Quasare ab, in denen active galactic nuclei (AGN) so hell strahlen, dass sie die komplette Galaxie ausleuchten (siehe InDetail). Diese 1963 entdeckten Phänomene wurden nach den amerikanischen Wörtern "quasi" (halb-) und "star" (Stern) Quasare genannt und sind die hellsten Lichtquellen des Universums. Das Hauptproblem bei der Untersuchung ist, dass sie viele Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Da die elektromagnetische Strahlung aller AGNs jedoch in Abschnitten von weniger als einem Tag bis zu mehreren Monaten stark schwankt, müssen sie ein geringes Volumen haben. Astronomen vermuten, dass sich Schwarze Löcher im Zentrum dieser aktiven Galaxien und Quasare befinden. Von Zeit zu Zeit kommen unglaublich starke Jets aus diesen Löchern, die Partikel mit annähernd Lichtgeschwindigkeit auswerfen. Integral wir die Jets und AGNs untersuchen.

Mysteriöse gamma ray bursts
Etwa zweimal täglich entdecken Satelliten starke gamma ray bursts, die von einer Hundertstel Sekunde bis zu 90 Minuten andauern können. Über 20 Jahre lang wussten Forscher nicht, wie weit entfernt sich diese Explosionen abspielen können, bis der italienisch-holländische Satellit Beppo-SAX 1997 genaue Röntgenstrahlen-Messungen lieferte und eine präzise Erfassung des Ortes möglich machte.
Messungen mit unterschiedlichen Wellenlängen bestätigten, dass sich die Ausbrüche sehr weit entfernt abspielen und deshalb extrem stark sein müssen. Am 23. Januar 1999 entdeckten Forscher auf der ganzen Welt einen sichtbaren gamma ray bursts, während er noch hochenergetische Strahlung abgab. Es war die energiereichste Eruption aller Zeiten, mit einer Strahlung gleich der einer Million Galaxien.

Um festzustellen wo diese gewaltigen Energien herkommen - von Schwarzen Löchern, Neutronensternen oder den bisher nur in der Theorie vorhanden Hypernovae - braucht man erstklassige Instrumente. Diese befinden sich an Bord von Integral.

Related Links:
Integral.Raumfahrer.net
ESA Missionshomepage
 
 

Mission STS-112 erfolgreich abgeschlossen
Am Samstag, dem 12. Oktober verließen die beiden Astronauten David Wolf und Piers Sellers zum zweiten Mal im Rahmen der Mission STS-112 die Raumstation. Die Ziele dieser Extravehicular Activity (EVA) waren erstens das Anbringen einer Videokamera an der Außenhülle des Kopplungsknotens Unity, zweitens das Anschließen der Leitungen, die zu den zwei Ammoniaktanks, der Starboard 1 (S1) Integrated Truss Structure (ITS) führen, die jeweils mit 136 kg Ammoniak zur Kühlung der Trägerstruktur gefüllt sind, drittens das Entfernen der Halterungen, die das Crew and Equipment Translation Aid (CETA) Cart beim Start sicherten sowie viertens die Montage von 24 der insgesamt 31 Spool Positioning Devices (SPDs) an allen Quick Disconnect (QD) Fittings der Ammoniakleitung und derer, die benötigt werden, um die Ammoniakleitungen zwischen der S1 und der S0 zu verbinden. Die Astronauten konnten alle ihre Aufgaben bis auf die unvollständige Montage zweier SPDs aufgrund eines fehlenden Schnappriegels bei zwei QDs erfüllen. Die EVA begann um 09.31 Uhr Eastern Standard Time (EST) und endete nach einer Dauer von sechs Stunden und vier Minuten um 15.35 Uhr EST, 26 Minuten vor dem Zeitplan. Noch vor dem Ausstieg wurden die kleinen Steuertriebwerke der Atlantis gezündet, um die Bahnhöhe der Raumstation um 6,4 km anzuheben.

Die dritte und letzte EVA der Mission STS-112 wurde dann am Montag, dem 14. Oktober durchgeführt. Der Ausstieg begann um 09.11 Uhr EST, dieses Mal 30 Minuten vor dem Zeitplan. Die Ziele waren erstens das Anschließen der Ammoniakübergänge zwischen der S1 und der S0, zweitens des Entfernen zweier großer Keel Pin Assemblies, die die S1 in der Nutzlastbucht der Atlantis hielten, drittens die Montage der letzten sechs SPDs an den QDs der Ammoniakleitung sowie viertens die Reparatur oder falls notwendig der Austausch des Backup Cable Cutter am Space Station Remote Manipulator System (SSRMS) Mobile Base System (MBS), der einen unvollständig eingezogenen Sicherheitsbolzen aufwies. Jedoch gelang es Wolf und Sellers den Sicherungsbolzen zurückzuziehen, was den Austausch der gesamten Interface Umbilical Assembly (IUA) unnötig machte. Auch alle weiteren Aufgaben wurden erfolgreich erledigt, so dass die EVA um 15.47 Uhr EST nach einer Dauer von sechs Stunden und 36 Minuten beendet werden konnte. Zudem wurde erneut die Bahnhöhe der Raumstation um 3,7 km angehoben.

Um 08.13 Uhr EST am Mittwoch, dem 16. Oktober dockte die Atlantis von der Raumstation ab. Nach der Montage der S1 ITS besitzt sie nun eine Masse von 166 t, ist 52 m lang, 73 m breit und 27 m hoch. Nach dem Undocking flog Pilotin Pamela Melroy noch einmal um die Raumstation, bevor sich die beiden Raumfahrzeuge endgültig voneinander entfernten. Neben der S1 wurden noch rund 815 kg Versorgungsgüter und Ausrüstungsgegenstände transferiert. So befindet sich nun die fünfte Stammbesatzung, bestehend aus Kommandant Waleri Korsun, Bordingenieur Sergej Trestschow und National Aeronautics and Space Administration (NASA) International Space Station (ISS) Science Officer (SO) Peggy Whitson, wieder alleine an Bord der Raumstation. Ihre nächsten Besucher wird die Besatzung von Sojus TMA-1 sein, die aus Kommandant Sergej Saljotin sowie den beiden Bordingenieuren Juri Lontschakow und Frank de Winne besteht. Indessen kehrte am Freitag, dem 18. Oktober die Atlantis zum Kennedy Space Center (KSC) zurück. Das Aufsetzen des Hauptfahrwerkes erfolgte um 10.43.40 Uhr EST. Das Bugfahrwerk folgte um 10.43:48 Uhr EST. Um 10.44:35 Uhr EST kam die Atlantis nach dem Ausrollen zum Stillstand.

Am Donnerstag, dem 17. Oktober zündete die russischen Flugkontrolle die Triebwerke des Versorgungsraumschiffes Progress M1-9. Damit soll die Umlaufbahn der ISS für die Ankunft von Sojus TMA-1 am 30. Oktober abgestimmt werden. Aber die Zündung brachte nicht die erwarteten Ergebnisse, so dass die Umlaufbahn nicht ganz auf die Erfordernisse eines Rendezvous mit Sojus TMA-1 ausgerichtet ist. Zur selben Zeit untersuchten russische Ingenieure das Versagen einer unbemannten Rakete vom Typ Sojus U, die kurz nach dem Abheben explodierte. Ungefähr 29 Sekunden nach dem Start am Dienstag, dem 15. Oktober vom Plesetsk Kosmodrom in Russland geschah die Katastrophe, bei der ein Mensch ums Leben kam und acht weitere verletzt wurden. Bei der Nutzlast handelte es sich um die rückführbare Orbitalplattform Foton M-1, die eine Reihe an Instrumenten und wissenschaftlichen Experimenten in den Weltraum und zurück bringen sollte. An der Mission waren Russland, mehrere europäische Staaten, Kanada, die Vereinigten Staaten vom Amerika, Indonesien und Japan beteiligt. Aufgrund der andauernden Untersuchungen könnte der Start von Sojus TMA-1 zur ISS auf einer Rakete vom Typ Sojus FG um mindestens drei Tage verschoben werden. Ursprünglich für einen Start am 28. Oktober vom Baikonur Kosmodrom in Kasachstan vorgesehen, findet dieser wahrscheinlich entweder am 31. Oktober oder am 01. November statt. Die Untersuchungskommission fand inzwischen heraus, dass die Triebwerke der Sojus U in einem anderen Jahr als die der zu startenden Sojus FG hergestellt worden sind. Allerdings würde eine Startverschiebung von Sojus TMA-1 direkte Auswirkungen auf den Start der Endeavour zur Mission STS-113 am 10. November haben. Da der Start erst erfolgen kann, nachdem das alte Rettungsraumschiff Sojus TM-34 von der Raumstation abgekoppelt hat, wird sich dieser folglich auch verschieben.
 
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Auch der heutige Surftipp widmet sich dem Thema Integral. Auf der Missionshomepage findet man Informationen, Bilder, Videos, Pressenachichten und weitere Links von und über Integral. Man kann sich den Start noch einmal ansehen, Bilder aus Baikonur bewundern, sich über schwarze Löcher kundig machen und noch vieles mehr. Wer sich also für Integral interessiert, findet auf dieser Seite alle wichtigen Informationen.
 
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Für die Hochenergieastrophysik, mit der sich auch Integral beschäftigt, sind aktive Galaxien wichtige Forschungsobjekte. Aktive Galaxien besitzen in ihrem Kern ein Gebiet höherer Aktivität. Daher kommt auch die englische Bezeichnung Active Galactic Nuclei (AGN). Aktive Galaxien haben verschiedene Ausprägungen. Mit Modellen wird versucht, diese verschiedenen Arten zusammenzufassen. AGN besitzen nicht-thermische Spektren über einen großen Wellenlängenbereich.

Der Kern von typischen aktiven Galaxien, wie Seyfert-Galaxien, strahlt so hell wie die Galaxie selbst mit Leuchtkräften von 10⁴³ bis 10⁴⁵ erg/s. Es gibt aber noch hellere aktive Galaxien wie die Quasare. Es wird angenommen, dass diese hohen Leuchtkräfte durch Massenakkretion auf ein Schwarzes Loch von mehr als 10⁷ Sonnenmassen im Zentrum zustande kommt. Eine rotierende Akkretionsscheibe um das Loch sorgt unter Umständen für einen Materiejet entlang der Rotationsachse. Diese Jetphänomene treten wahrscheinlich auch in Verbindung mit Magnetfeldern ausgehend von den Magnetfeldpolen auf. Auf diese Weise kann durch Synchrotronstrahlung ein nicht-thermisches Spektrum entstehen.

Das theoretische Standardmodell, das es von AGN gibt, nimmt an, dass der Unterschied zwischen Seyfert1-, Seyfert2-Galaxien und BLac-Objekten nur im Blickwinkel besteht, unter dem die aktive Galaxie betrachtet wird. Angenommen wird, dass die harte Röntgenstrahlung von Seyfert1-Galaxien aus dem Kern aktiver Galaxien nicht durch die Akkretionscheibe absorbiert wird, da die Beobachtungsrichtung in einem steilen Winkel zur Akkretionsscheibe liegt. Bei der Emission von Seyfert2-Galaxien wird angenommen, dass sie sich aus stark absorbierter Strahlung aus dem Kern und gestreuter Strahlung, die aus der Nähe der Rotationsachse des zentralen Objekts kommt, zusammensetzt. Diese Strahlung ist mit einem flachen Blickwinkel zur Akkretionsscheibe zu erklären. Die Strahlung aus dem Kern wird bei diesem Winkel überwiegend von einem molekularen Staubtorus um den Kern absorbiert. Die besonders harte und variable Röntgenstrahlung von BLac-Objekten wäre mit einem Blickwinkel direkt in den Jet zu erklären.

Literatur:
Charles,Seward: "Exploring the X-Ray Universe",
Cambridge Univ. Press, 1st ed. (1995)

H. Voigt: "Abriss der Astronomie",
Universitätssternwarte Göttingen, 1991

Karttunnen, Kröger, Oja, Poutanen, Donner: "Fundamental Astronomy",
Helsinki, 1996