Im zweiten Teil des Überblicks über die beiden geplanten Sonden EChO und FINESSE, die in der nächsten Dekade die Atmosphären extrasolarer Planeten untersuchen sollen, geht es um die Instrumente an Bord der europäischen EChO-Sonde und um ihr US-amerikanisches Pendant FINESSE.
Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: ESA, NASA, Autor.
Die Instrumente von EChO
Die gesamte EChO-Sonde ist in drei Bereiche aufgeteilt: Das Teleskop, die Einheit mit den Messinstrumenten und das sogenannte Servicemodul. Wichtigstes Element ist das Teleskop, ein afokales Korsch-Teleskop mit einer Spiegelgröße von 1,28 Meter. Hinter dem Teleskop, genauer gesagt hinter dem Hauptspiegel, sind die Messinstrumente positioniert. Dazu gehören Spektrometer, Detektoren und Kameras. Wiederum hinter den Instrumenten sitzt eine passive Kühlung. Daher wird der Bereich hinter dem Hauptspiegel des Teleskops auch als „kalter Bereich“ bezeichnet.
Unterhalb der Instrumente ist das sogenannte Servicemodul platziert. Darin sitzen die Instrumente, die bei ihrem Betrieb Wärme erzeugen (die Instrumentenkontrolle, die Elektronik für die Detektoren und Teile der aktiven Kühlung). Die Wärme dieses Bereichs wird durch Abschirmungen vom kalten Bereich ferngehalten um die Messungen nicht zu beeinflussen.
FINESSE
FINESSE steht für Fast Infrared Exoplanet Spectroscopy Survey Explorer. Der Start der NASA-Sonde ist für das Jahr 2017 vorgesehen und das Gerät soll mit seinem Teleskop und seinen Messgeräten 200 bekannte Exoplaneten, die per Transitmethode festgestellt wurden, untersuchen. Auch dabei stehen die Atmosphären der Planeten im Mittelpunkt. FINESSE wird in der Lage sein, die Zusammensetzung, die thermische Struktur und die Chemie der exoplanetaren Atmosphären untersuchen und soll dadurch eine Kategorisierung der Exoplaneten ermöglichen, um sie besser miteinander vergleichen zu können.
Die Ziele der Sonde im Einzelnen:
- Die Untersuchung der Zusammensetzung und thermischen Struktur der Atmosphären, um detalliertere Kenntnis über die physikalischen und chemischen Prozesse innerhalb der Atmosphären zu erwerben.
- Die Untersuchung der Veränderungen von Zusammensetzung und Temperatur entlang der Längenkreise und in bestimmten zeitlichen Abständen, insbesondere bei den Tag-Nacht-Unterschieden, die dabei helfen sollen, die klimatischen Zustände und den Einfluss der Muttersterne zu verstehen.
Umlaufbahn und Instrumente
Die Sonde wird in einer Umlaufbahn mit einer Höhe von 570 Kilometern über der Erde positioniert. Damit die Solarzellenpaneele ständig Sonnenlicht erhalten, verläuft der Orbit an der Tag-Nacht-Grenze von Pol zu Pol. So können die Paneele der Sonne zugewendet werden, während die Instrumente in die Dunkelheit gerichtet sind. Die Instrumente an Bord der Sonde werden auf -166 °C heruntergekühlt, indem die Wärme sowohl der Erde als auch der Sonne durch zwei Schilde abgeschirmt wird. Für die aktive Kühlung wird ein Kühlgerät eingesetzt.
Hauptinstrument an Bord ist ein 76-Zentimeter-Teleskop mit einem Spektrometer und der Elektronik, um Teleskop und Nachführeinrichtung zu kontrollieren. Während das Teleskop das Licht sammelt, wird durch das Spektrometer festgestellt, aus welchen Bestandteilen die exoplanetare Atmosphäre des jeweiligen Planeten besteht. Das Design des Spektrometers wird dem Moon-Mineralogy-Mapper-Instrument nachempfunden sein, welcher an Bord der indischen Sonde Chandrayaan-1 zum Mond geflogen ist.
Die Sonde soll im Jahr 2017 starten, die ersten Daten werden für den April 2017 erwartet. Die Mission soll im Jahre 2019 beendet sein.
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