Neues Röntgenteleskop im All

Bereits gestern abend startete das Nuclear Spectroscopic Telescope Array mit einer Trägerrakete vom Typ Pegasus-XL in einen niedrigen Erdorbit. Sein Blick ist allerdings in die Tiefen des Weltalls gerichtet.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

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NuSTAR beim Test der Solarzellen
(Bild: NASA)

Hier soll NuSTAR kosmische Röntgenquellen genauer unter die Lupe nehmen. Diese besteht aus einer ungewöhnlichen Anordnung mehrfach beschichteter gebogener und ineinander gestapelter Glasflächen. Dies liegt daran, dass harte Röntgenstrahlen nicht mehr wie gewohnt an Oberflächen sondern eher an atomaren Schichten “reflektiert” werden. Ein Trick, der doch eine ordentliche Reflexion erlaubt, ist der Einfall der Strahlung fast parallel zur Oberfläche des “Spiegels”. Dabei tritt bei bestimmten Materialien Totalreflexion auf. Mehrere ineinander verschachtelte Spiegel mit speziellen Beschichtungen ermöglichen dann auch die Bündelung der einfallenden Strahlung auf einen Brennpunkt.

Im Falle NuSTAR werden die Strahlen allerdings auf zwei Detektoren gelenkt, womit die Räumliche Auflösung des Systems verbessert wird. Die Detektoren sind mit den lichtempfindlichen Chips in Digitalkameras vergleichbar, müssen allerdings nicht Licht sondern Röntgenstrahlung in elektrische Impulse verwandeln. Dazu verwendet man Cadmiumzinktellurid. Dies ermöglicht obendrein eine gute spektrale Auflösung im Energiebereich von 8 bis 80 keV (Kilo-Elektronenvolt), also bei harter Röntgenstrahlung. Diese wird von der Erdatmosphäre absorbiert und kann daher auf der Erdoberfläche nicht gemessen werden. Komponenten für NuSTAR wurden daher teilweise im All bzw. bei Balloneinsätzen erprobt.

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NuSTAR entfaltet im All – Impression
(Bild: NASA)

Untersuchungsziele sind alle kosmischen Objekte, die Röntgenstrahlung hoher Energie aussenden. Dazu gehören Sterne, Schwarze Löcher, Quasare und Gasnebel. Insbesondere in der Umgebung Schwarzer Löcher werden Gase so stark beschleunigt, dass sie harte Röntgenstrahlung aussenden. Aber auch Jets, die in der Umgebung Schwarzer Löcher entstehen, rufen in umgebenden Gaswolken Röntgenstrahlung hervor. NuSATR besitzt konstruktionsbedingt ein relativ großes Sichtfeld und wird daher in der für mindestens 2 Jahre angesetzten Einsatzzeit den gesamten Himmel durchmustern können. Durch die Verwendung zweier parallel angeordneter Detektoren werden aber auch Empfindlichkeit und Auflösungsvermögen um ein Vielfaches besser sein als bei früheren Röntgenteleskopen im All.

Obendrein ist das Teleskop mit 360 kg ein ausgesprochenes Leichtgewicht. Es basiert auf dem LeoStar-2-Bus der Orbital Sciences Corporation, die auch die Pegasus-XL-Startrakete stellte. Diese wurde gegen 18 Uhr vom Rumpf des Trägerflugzeugs, einer modifizierten Tristar L 1011, gelöst. Kurz darauf brachte die dreistufige Rakete den Satelliten innerhalb von 15 Minuten in einen niedrigen Erdorbit in etwa 525 km Höhe bei einer Bahnneigung von 6 Grad. Das Projekt war bereits 2003 vorgeschlagen und 2006 angenommen worden. Nach einem etwa einjährigen Stopp nahm die NASA NuSTAR 2007 wieder ins Programm auf, so dass es nun gestartet werden konnte. Die Vorbereitungen zum Start begannen im November 2011 mit dem Eintreffen der Teile des Trägers. Die Nutzlast kam am 29. Januar in Vandenberg an und wurde nach abschließenden Tests Ende Februar mit dem Träger verbunden.

Etwa eine Woche nach dem erfolgreichen Start und der Entfaltung des Solarzellenpaneels soll ein 10 Meter langer Gittermast ausgefahren werden und die Optik in die richtige Entfernung zu den Detektoren bringen. NuSTAR gehört zum Small Explorer Program der NASA und wird daher auch als SMEX 11 bezeichnet.

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