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Autor: Stefan Heykes / 24. Februar 2013, 16:13 Uhr

Die Geschichte des größten Astronomie-Instruments

Derzeit nähert sich der seit Juli 2011 im Weltraum befindliche Radioastronomie-Satellit Spektr-R dem Ende seines "Early Science Program". Nikolai Kardaschow, der dieses Projekt seit den 1970ern befürwortet, sich für die Realisierung verdient gemacht hat und heute Direktor des für das Programm verantwortlichen Lebedew-Instituts ist, blickt nun zurück auf die Anfänge dieses Projekts bis heute.

Quelle: Nikolai Kardaschow
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Roskosmos

Spektr-R im All (Impression)
(Bild: Roskosmos)
Very Long Baseline Interferometry ist eine Technik, die seit den späten 60ern für den Radiobereich verwendet wird. Diese Art der Interferometrie zeichnet sich dadurch aus, dass die beteiligten Empfänger ihre Daten einzeln aufzeichnen und diese nicht sofort zusammenfassen. Diese Daten werden erst später durch aufwendige Berechnungen zu einem Signal zusammengefasst. Der Vorteil dabei ist, dass die erreichbare Auflösung umso größer ist, je weiter die Teleskope voneinander entfernt sind. 1967 fanden die erste Versuche mit kanadischen und US-amerikanischen Teleskopen statt, bereits 1969 gelangen transkontinentale Kooperationen. Die maximale Basislänge des Interferometers ist bei rein irdischen Teleskopen auf den Erddurchmesser beschränkt. Bereits früh wurde klar, dass die meisten aktiven Galaxienkerne (AGN - Aktive Galactic Nuclei) dennoch nicht auflösbar sind.

In Russland wurde erstmals am 23. Dezember 1970 auf einer Konferenz über ein Radioteleskop im Weltraum diskutiert - die Idee zu "RadioAstron" war geboren. In den folgenden Jahren wurde an mehreren russischen Instituten an diesem Projekt geforscht. 1979 wurde im Rahmen dieser Entwicklungen ein 10-m-Radioteleskop zum Test auf die Raumstation Saljut 6 gebracht. Mit diesem Teleskop wurden einige astronomische Beobachtungen durchgeführt. Die Erkenntnisse aus diesem Projekt waren von großer Bedeutung für die Konstruktion des Teleskops von Spektr-R. Der wissenschaftliche Wert der Beobachtungen war aufgrund der niedrigen Umlaufbahn der Saljut-Station jedoch eher klein.

Im Jahr 1980 wurde vom sowjetischen Ministerrat eine Serie von sechs Astronomiesatelliten bewilligt. Dazu gehörten sowohl Spektr-R/RadioAstron für den Radiobereich als auch das technisch sehr ähnliche Projekt Spektr-M/Millimetron für Millimeter- und Submillimeterwellen. Die erste internationale Konferenz zu Spektr-R fand am 17./18. Dezember in Moskau statt. Dies war zu einem Zeitpunkt, als die Sowjetunion sich bereits ihrem Ende näherte. An diesem Projekt haben sich als internationale Partner die Niederlande, Deutschland, Australien, Finnland und Indien beteiligt.

Trotz des Zusammenbruchs der Sowjetunion ging es mit dem Projekt voran. In den frühen 1990ern wurden an das leitende Lebedew-Institut bereits drei der vier Radioempfänger geliefert (Wellenlängen: 1,35 cm; 6,2 cm; 18 cm) sowie der Verstärker für das 92-cm-Band. Der 18-cm-Empfänger und der 92-cm-Verstärker haben die Wirren der Zeit überlebt und befinden sich heute an Bord von Spektr-R. Für die anderen Instrumente gab es jedoch ein anderes Schicksal.

Während es mit Spektr-R vor allem aufgrund der Finanzprobleme im neuen Russland nur sehr langsam voranging, sammelten andere Länder praktische Erfahrungen mit weltraumbasierter Radiointerferometrie. Von 1986-1988 testeten die USA mit der 5-m-Antenne eines TDRS-Relaissatelliten. Diese Satelliten befinden sich im geostationären Orbit in rund 36.000 km Höhe.

Die erste Mission, die nur für die Radioastronomie ausgelegt war, wurde von Japan gestartet: 1997 flog VSOP/HALCA. Dieser Satellit verfügte über eine 8-m-Antenne und flog in einem elliptischen Orbit mit einer maximalen Entfernung zur Erde von 28.000 km. Dieses System war bis 2003 im Einsatz. Die praktischen Erfahrungen dieser beiden Vorgängerprojekte flossen noch in die Konstruktion von Spektr-R sowie auch der zugehörigen Bodenstationen ein.

Lebedew-Institut

Bild vergrößernDie Antenne von Spektr-R beginnt sich zu entfalten (Testmodell 2002)
(Bild: Lebedew-Institut)
In den 2000ern nahm dann endlich der Satellit selbst Gestalt an. Die 10-m-Antenne besteht aus einem runden Zentralsegment und 27 starren "Blütenblättern". Diese können sich wie eine Blüte entfalten. Dadurch kann das ganze Antennensystem zu einem nur 3 Meter durchmessenden Zylinder zusammengefaltet werden, um in die Trägerrakete zu passen. Die Empfänger entsprechen von ihren Fähigkeiten her immer noch den Modellen aus den 1990ern, sind aber zum Teil durch modernere Exemplare (aus russischer Produktion) ersetzt worden. Die technische Basis des Satelliten ist der Navigator-Satellitenbus von NPO Lawotschkin, der als flexibles Basismodul für verschiedene Missionen für Astronomie und Erdbeobachtung dient.

Neben dem Bau des Satelliten musste auch eine geeignete Bodenstation geschaffen werden, welche Spektr-R im Orbit verfolgen kann. Außerdem muss sie die Daten aufzeichnen, die von den Radioempfängern an Bord gewonnen werden. Als Basis dafür wurde das 22-m-Radioteleskop "RT-22" in Puschtschino bei Moskau verwendet. Als zweite Bodenstation wird gerade das 40-m-Radioteleskop in Green Bank (West Virginia / USA) nach gleichem Prinzip ausgerüstet. Diese soll in Kürze zur Verfügung stehen.

Roskosmos

Zenit-Rakete mit Spektr-R am Morgen des Starts
(Bild: Roskosmos)
Als all diese Vorbereitungen abgeschlossen waren, wurde es Zeit für den Start. 18. Juli 2011: In Baikonur hebt eine Trägerrakete vom Typ Zenit-3SLBF ab und bringt Spektr-R in seine hochelliptische Umlaufbahn mit einer maximalen Entfernung von fast 400.000 km zur Erde. Mit der Inbetriebnahme entsteht das größte astronomische Instrument der Geschichte. Nikolai Kardaschows Lebenstraum geht nach über 40 Jahren politischer, technischer und finanzieller Wirren endlich in Erfüllung.

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