DSI: Instrumente für zukünftige Infrarot- und Submillimeter Beobachtungsmissionen

Vom 17. – 19. November 2021 findet am Deutschen SOFIA Institut der Universität Stuttgart der Online-Workshop „The Future of Airborne Infrared/Submm Astronomy: Instrument Solutions“ statt. Rund 130 Expertinnen und Experten werden technologische Optionen für neue Infrarot-/Submillimeter-Instrumente diskutieren. Eine Information der Universität Stuttgart, Deutsches SOFIA Institut.

Quelle: Universität Stuttgart.

(Bild: DSI)

15. November 2021 – Der Schwerpunkt des Workshops liegt auf Geräten, die von flugzeug- oder ballongestützten Plattformen getragen werden und innerhalb des nächsten Jahrzehnts von europäischen Institutionen gebaut und betrieben werden können. Bis neue Weltraumteleskope für diesen Wellenlängenbereich zur Verfügung stehen, soll so gewährleistet werden, dass Forschende zu jeder Zeit Zugriff auf diesen für Fragen zur Entstehung des Universums so wichtigen Strahlungsbereich haben.

Bereits im Juli 2021, haben Astronomen und Astronominnen die wissenschaftlichen Prioritäten der europäischen Infrarot-/Submillimeter-Astronomie in einem ersten Workshop mit dem Untertitel „Prospects and Opportunities“ herausgearbeitet und damit den Bedarf an weiteren Beobachtungsmöglichkeiten bei diesen Wellenlängen untermauert. Wie zu erwarten wird sich ein Großteil der zukünftigen Infrarot- und Submillimeter-Weltraumforschung voraussichtlich mit galaktischen Themen wie dem Sonnensystem, der Entstehung von Sternen und Planeten, dem interstellaren Medium sowie der späten Sternentwicklung beschäftigen. Bemerkenswert ist allerdings, dass sich etwa ein Drittel der im ersten Workshop genannten Themen mit nahen oder hochrotverschobenen Galaxien, also mit extragalaktischen Objekten befasst hat.

Um den wissenschaftlichen Anforderungen zukünftiger Projekte gerecht werden zu können, benötigen die Forschenden vor allem Spektrometer mit einer hohen spektralen Auflösung und möglichst vielen Pixeln, um spektrale Kartierungen des Himmels möglichst effizient zu gestalten. Die dafür notwendige Miniaturisierung von Komponenten und Einsparung an Gewicht und elektrischem Leistungsbedarf sollte durch neue Detektortechnologien für die jeweiligen Wellenlängenbereiche erreichbar sein. Dabei muss die neue Generation von Instrumenten auch Konfigurationen bieten, bei denen höhere Empfindlichkeiten auf Kosten geringerer spektraler Auflösung erreicht werden. Rund 25 % der aufgeführten zukünftigen Studien legen ausschließlich Wert auf Empfindlichkeit und benötigen eher kameraartige Instrumente. Dabei befassen sich viele photometrische Beobachtungen bei großen Wellenlängen mit Polarimetrie zur Kartierung von Magnetfeldern.

Für die meisten künftigen Infrarot- und Submillimeter-Projekte ist eine Installation der Instrumente an Bord des fliegenden Stratosphären Observatoriums SOFIA ausreichend. In einigen Fällen sind allerdings Stratosphären-Ballone die bevorzugte Plattform, da sie in noch größere Höhen aufsteigen können und daher die verbleibende Atmosphäre die Beobachtungsdaten weniger verunreinigt.

In dem im November bevorstehenden zweiten Workshop werden Entwickler-und Entwicklerinnen, ihre Ideen für neue, innovative Instrumentenlösungen zur Beantwortung der wissenschaftlichen Fragen vorstellen, die im ersten Workshop identifiziert wurden. „Wir erhoffen uns eine angeregte Diskussion über technologische Lösungen sowie die Verfügbarkeit der wesentlichen Technologien, Entwicklungszeiträume und Finanzierungsmöglichkeiten für zukünftige Infrarot- und Submillimeter-Instrumente“, so Bernhard Schulz, Hauptorganisator der beiden Workshops und SOFIA Science Mission Operations Deputy Director vom Deutschen SOFIA Institut, das an der Universität Stuttgart den Betrieb von SOFIA auf deutscher Seite koordiniert.

Im Frühjahr 2022 soll eine Zusammenfassung beider Workshops mit den wichtigsten wissenschaftlichen Zielen sowie den vorgeschlagenen Instrumentenlösungen in einem sogenannten „White Paper“ erscheinen, das in Synergie mit der kürzlich veröffentlichten SOFIA-Instrumenten-Roadmap der NASA, eine Referenz für Instrumentenbauer im nächsten Jahrzehnt bereitstellt. Eine detaillierte (englische) Zusammenfassung des ersten Workshops ist bereits verfügbar.

Über SOFIA
SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR; Förderkennzeichen 50OK0901, 50OK1301 und 50OK1701) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Der wissenschaftliche Betrieb wird auf deutscher Seite vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert, auf amerikanischer Seite von der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente ist finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR.

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