Wie viele Planeten hat das Sonnensystem für euch? Lange Zeit waren lediglich sechs Planeten bekannt. Im 18. Jahrhundert entdeckte dann William Herschel den siebten Planeten Uranus und das auch eher zufällig. Die etwas seltsame Umlaufbahn des Uranus um die Sonne verriet schließlich, dass da draußen noch ein achter Planet sein musste: Neptun. Und die Frage lautete: Kommt dann noch ein weiterer Planet oder ist nach Neptun endgültig Schluss?

Rund 75 Jahre lang lautete die Antwort auf diese Frage: Da kommt noch ein neunter Planet – Pluto! Zwar war nach dessen Entdeckung schnell klar, dass der nicht so recht zu den anderen Planeten im Sonnensystem passen wollte: Er ist weder ein echter Gesteinsplanet noch ein Gasriese, sondern eher eine winzige Kugel weit draußen im All, die die Sonne auf einer Umlaufbahn umrundet, die aus einigen Gründen äußerst seltsam ist. Schnell kamen Zweifel an Plutos Status als neunter Planet auf. Aber irgendwie hatte man ihn auch liebgewonnen, den einsamen Wanderer jenseits des Neptuns.

In dieser Folge hat Franzi kein Herz für Pluto – zumindest nicht als Planet. Sie erzählt die Geschichte, wie Pluto zunächst als neunter Planet im Sonnensystem gefeiert wurde, nur um schließlich in einer kontroversen Abstimmung im Jahr 2006 zum Zwergplaneten degradiert zu werden – und sie erzählt, was derjenige Astronom entdeckt hat, der auszog, um einen ganz neuen, zehnten Planeten zu entdecken und stattdessen als „Plutokiller“ bekannt wurde.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist ein Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• Zwergplaneten? Eben, Pluto ist kein Planet mehr

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Quelle: ESO.

Die Vielseitigkeit von ERIS wird sich für viele Bereiche der astronomischen Forschung eignen, denn sie zielt darauf ab, mit der Nutzung eines einzelnen 8,2-Meter-Teleskops die derzeit schärfsten Bilder zu erlangen. Das geschieht durch den Gebrauch adaptiver Optik, einer Technik, die die verzerrenden Effekte der Erdatmosphäre in Echtzeit korrigiert. ERIS wird mindestens zehn Jahre aktiv sein und soll bedeutungsvolle Beiträge zu einer Vielzahl an astronomischen Themen leisten, die von entfernten Galaxien und schwarzen Löchern bis zu Exoplaneten und Zwergplaneten in unserem eigenen Sonnensystem reichen.

„Wir erwarten nicht nur, dass ERIS seine wissenschaftlichen Hauptziele erfüllt“, erläutert Harald Kuntschner, der ESO-Projektwissenschaftler für ERIS, „sondern dass es aufgrund seiner Vielseitigkeit auch für eine weite Bandbreite anderer wissenschaftlicher Fälle genutzt wird und dabei hoffentlich zu neuen und unerwarteten Ergebnissen führt.“

Die allerersten Testbeobachtungen mit ERIS wurden dieses Jahr im Februar durchgeführt, weitere folgten im August und im November, um die Grenzen des Instruments zu testen. Eine dieser Messungen zeigt den inneren Ring der Galaxie NGC 1097, die sich 45 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Fornax (Chemischer Ofen) befindet. Dieser gas- und staubreiche Ring liegt genau im Zentrum der Galaxie; die hellen Flecken darin sind Stern-Kinderstuben, die hier in beispiellosem Detail gezeigt werden. Das leuchtende Zentrum zeigt das aktive Herz der Galaxie, ein supermassereiches schwarzes Loch, das sich von seiner Umgebung ernährt. Um die Auflösung von ERIS ins Verhältnis zu setzen, zeigt dieses Bild detailliert einen Teil des Himmels, das weniger als 0,03 % der Größe des Vollmondes beträgt.

Am Hauptteleskop 4 des VLT montiert, wird ERIS die Rolle der sehr erfolgreichen NACO– und SINFONI-Instrumente übernehmen und der Einrichtung für das kommende Jahrzehnt einige grundlegende Verbesserungen bringen.

ERIS verfügt über eine hochmoderne Infrarot-Kamera, das Near Infrared Camera System (kurz NIX), das verwendet wurde, um den inneren Ring in NGC 1097 abzubilden. NIX wird eine neue und einzigartige Sicht auf viele verschiedene astronomische Objekte bieten, wie etwa Exoplaneten und die Scheiben aus Gas und Staub um junge Sterne. Es kann eine Koronografie genannte Technik nutzen, die ähnlich wie eine Sonnenfinsternis das Licht von Sternen blockiert und es uns erlaubt, die schwachen Planeten um sie herum zu beobachten.

ERIS verfügt auch über einen 3D-Spektrografen namens SPIFFIER, ein Upgrade von SINFONIs SPIFFI (SPectrometer for Infrared Faint Field Imaging). SPIFFIER sammelt ein Spektrum von jedem einzelnen Pixel in seinem Sichtfeld. Das wird es Astronom*innen erlauben, zum Beispiel die Dynamik entfernter Galaxien in unglaublichen Details zu untersuchen oder die Geschwindigkeiten von Sternen zu messen, die das supermassereiche schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße umkreisen, was ein Schlüssel zum Testen der Allgemeinen Relativitätstheorie ist und zum Verständnis der Physik schwarzer Löcher.

Das Modul der Adaptiven Optik von ERIS ist mit Sensoren ausgestattet, um atmosphärische Turbulenzen im laufenden Betrieb zu analysieren, indem entweder eine echte astronomische Quelle überwacht wird oder ein künstlicher Laser-Leitstern. Es sendet diese Informationen bis zu tausend Mal pro Sekunde zum verformbaren Sekundärspiegel des VLT, der die Unschärfe dann in Echtzeit korrigiert, sodass detailliertere Bilder entstehen.

„ERIS haucht der fundamentalen Bildgebung- und Spektroskopie-Fähigkeit der Adaptiven Optik des VLT neues Leben ein“, ergänzt Ric Davies, Projektleiter des ERIS-Konsortiums und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. „Dank der Bemühungen aller über die Jahre an diesem Projekt Beteiligten können nun viele wissenschaftliche Projekte von der exquisiten Auflösung und Empfindlichkeit profitieren, die das Instrument erreichen kann.“

ERIS wurde zusammen mit der ESO unter der Führung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik von einem Konsortium entworfen und gebaut, zu dem das INAF Osservatorio Astrofisico di Arcetri (Italien) sowie das UK Astronomy Technology Centre, die ETH Zürich und NOVA (Niederlande) gehören.

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• Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile

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Quelle: ESO.

Die Vielseitigkeit von ERIS eignet sich für viele Bereiche der astronomischen Forschung und soll die schärfsten Bilder liefern, die bisher mit einem einzigen Teleskop der 8,2-Meter-Klasse aufgenommen wurden, sobald es in Betrieb ist. Es wird erwartet, dass ERIS einen großen Beitrag zur Erforschung entfernter Galaxien, des galaktischen Zentrums, unseres Sonnensystems und von Exoplaneten leisten wird.

„Das Ziel von ERIS ist es, mehr Objekte mit einer feineren Bildauflösung und besserer Bildqualität zu sehen“, sagt Harald Kuntschner, Projektwissenschaftler der ESO für das ERIS-Instrument. „Wir werden mit dem Instrument erhebliche Fortschritte machen, insbesondere bei der adaptiven Optik, der spektralen Auflösung und der Abdeckung des nahen Infrarots.“

Die neue, empfindlichere Technologie von ERIS wird die erfolgreichen Instrumente NACO und SINFONI ablösen, die seit Anfang der 2000er Jahre am VLT eingesetzt werden. ERIS soll nach dem ersten Licht für 10 Jahre arbeiten.

ERIS-SPIFFER, Spektrograf

Der Spektrograph von ERIS, genannt ERIS-SPIFFIER, ist eine überarbeitete Version des SPIFFI-Instruments (SPectrometer for Infrared Faint Field Imaging) von SINFONI. ERIS-SPIFFIER ist ein Integralfeldspektrograph, der ähnlich wie SPIFFI arbeitet. Jedes Pixel des Spektrographen ist in der Lage, ein vollständiges Spektrum zu erfassen, d. h. die Intensität jeder vom Instrument gemessenen Wellenlänge. Die gesammelten Daten sind mehrdimensional und enthalten eine Vielzahl von Informationen, die die Astronomen analysieren können. Diese Art von Spektrographen ermöglicht es den Astronomen, die relative Position der einzelnen Teile des Zielobjekts im Raum zu bestimmen. In Verbindung mit der Beobachtungswellenlänge im Infraroten kann diese Art der Spektroskopie den Astronomen zum Beispiel ermöglichen, den Spin, die Struktur und den Inhalt von hochverschobenen Galaxien zu untersuchen. Ein höher auflösendes Gitter auf dem Spektrographen, das zur Aufspaltung des einfallenden Lichts verwendet wird, um ein Spektrum zu erfassen, funktioniert ähnlich wie ein Prisma, das Licht in verschiedene Farben aufspaltet.

„Solche räumlichen Auflösungen hat es mit einem Integralfeldspektrographen noch nicht gegeben“, sagt Kuntschner. „Wir planen, mit dieser Technik räumliche Auflösungen an der Grenze dessen zu erreichen, was ein Teleskop der 8-Meter-Klasse leisten kann.“

ERIS-NIX, Infrarot-Bildaufnehmer

Der Imager auf ERIS ist das Nahinfrarot-Kamerasystem (NIX), die nächste Generation des Infrarot-Imagers für das VLT. Die Astronomen können den Imager in zwei Hauptmodi nutzen. Ein Modus ist die für direkte Aufnahme von astronomischen Objekten. Ein anderer Modus ist die Koronagraphie, eine Beobachtungstechnik, bei der das direkte Licht eines Sterns unterdrückt wird. Mit dieser Technik auf ERIS-NIX können Astronomen Exoplaneten und Gas- und Staubscheiben um junge Sterne beobachten.

ERIS-NIX ist in der Lage, Daten im nahen Infrarotbereich zwischen 3000 und 5000 Nanometern zu sammeln, einem Wellenlängenbereich, der vom Boden aus wegen der überschüssigen Lichtinterferenzen am Himmel besonders schwer zu beobachten ist. ERIS ist damit eines der wenigen bodengebundenen Instrumente mit dieser Wellenlängenabdeckung an einem 8-Meter-Teleskop, und die Beobachtung bei diesen Wellenlängen ermöglicht einen neuen und einzigartigen Blick auf Exoplaneten und Galaxien.

ERIS und die Anlage für adaptive Optik

ERIS ist auch mit einem Modul für adaptive Optik ausgestattet, das mit der 2017 auf Yepun installierten Adaptive Optics Facility (AOF) zusammenarbeitet. Die adaptive Optik korrigiert in Echtzeit atmosphärische Turbulenzen, die das Sternenlicht verzerren, um eine wesentlich schärfere Bildqualität zu ermöglichen, und ist ein wichtiger Bestandteil moderner bodengebundener astronomischer Beobachtungen. Die AOF-Funktionen in Verbindung mit dem Modul ermöglichen es ERIS, die schärfsten Daten zu erfassen, die mit dem Instrument möglich sind, und einen größeren Teil des Himmels abzudecken als frühere VLT-Instrumente.

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• Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile

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Quelle: TU Berlin 8. September 2022.

8. September 2022 – Das Fachgebiet Raumfahrttechnik der Technischen Universität (TU) Berlin beteiligt sich maßgeblich an dem geplanten Großforschungszentrum European Research Institute for Space Resources (ERIS), bei dem neue Technologien für den Weltraum entwickelt und für ein nachhaltiges Leben auf der Erde genutzt werden sollen. Der Projektantrag befindet sich nun in der letzten Runde des Wettbewerbs „Wissen schafft Perspektiven für die Region!“. Dieser wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), dem Freistaat Sachsen und dem Land Sachsen-Anhalt ausgeschrieben. Errichtet werden je ein Großforschungszentrum in der sächsischen Lausitz und im mitteldeutschen Revier. Die Fördersumme beträgt pro Zentrum jeweils 1,1 Milliarden Euro. Eine Entscheidung soll Ende September fallen.

Von den knapp 100 eingereichten Konzeptskizzen des zweistufigen Vergabeverfahrens empfahl das BMBF die sechs überzeugendsten für die nächste Förderphase. Diese Projekte hatten die Möglichkeit, bis Ende April 2022 ein begutachtungsfähiges Konzept zu erstellen. Initiiert durch die TU Bergakademie Freiberg wurde der Antrag für das Großforschungszentrum ERIS mit dem Fokus auf Weltraumressourcen eingereicht. Das ERIS Konsortium besteht derzeit aus 66 Partner*innen aus Forschung und Wirtschaft und sieht 1.200 neue Arbeitsplätze in der Region vor. Ziel des Projekts ist die innovative Lösung aktueller Herausforderungen auf der Erde durch Fortschritte in der Raumfahrt. So stehen neue ressourcenschonende Produktionsverfahren, die nachhaltige Versorgung der Menschen und die Erschließung neuer Rohstoffquellen auf dem Programm.

Raumfahrttechnik gehört bereits heute zum Alltag
„Hochtechnologien aus der Raumfahrt werden bereits jetzt ständig auf der Erde genutzt und prägen unseren Alltag“, sagt Prof. Dr.-Ing. Enrico Stoll, Leiter des Fachgebiets Raumfahrttechnik an der TU Berlin und einer der vier Sprecher*innen von ERIS. Dazu gehörten etwa GPS-Ortungssysteme, Smartphone-Kameras mit CMOS-Sensor und Infrarot-Thermometer, aber auch Wasserfilter und Insulinpumpen. Technologien und Prozesse, die für den Bau einer Forschungsstation auf dem Mond oder dem Mars entwickelt werden, hätten ebenfalls ein enormes Transfer- und Innovationspotential. „Diese Techniken, wie etwa der 3D-Druck, decken noch einmal ganz andere Anwendungsgebiete ab und könnten unsere Art zu leben maßgeblich verbessern“, erklärt Stoll.

Erfahrung bei Satelliten, Robotik und 3D-Druck
Das Fachgebiet Raumfahrttechnik bringt seine Expertise im Förderantrag vor allem bei den Produktionstechnologien ein und unterstützt unter anderem in den Bereichen der Ressourcenexploration und Robotik. Mit jahrelanger Erfahrung im Bau von Satelliten besitzt das Fachgebiet zudem bereits eine fundierte Grundlage für die Entwicklung von Raumfahrtsystemen für fremde Himmelskörper. Die Arbeitsgruppe „Exploration und Antriebe“ forscht an Technologien für die Nutzung der auf dem Mond vorhandenen Ressourcen, der sogenannten In-Situ Resource Utilization (ISRU). In erster Linie handelt es sich hierbei um den auf der Mondoberfläche allgegenwärtigen Mondregolith (umgangssprachlich Mondstaub). Aus diesem können kostbare Elemente, wie Metalle oder Sauerstoff extrahiert werden, die für den Bau einer Forschungsstation unerlässlich sind. Weitere Forschungsprojekte am Fachgebiet verfolgen die Erzeugung von Strukturen und Zwischenprodukten aus dem Mondregolith selbst. Mit dem Verfahren des 3D-Drucks kann er durch Laser- oder gebündeltes Sonnenlicht aufgeschmolzen werden und in Zukunft als Baustoff für die Herstellung von Gebäuden und Straßen auf dem Mond dienen.

Raumfahrt ist kein Umweg
„Das geplante Großforschungszentrum ERIS vereint Kompetenzträger aus den Bereichen der Weltraumforschung sowie der Ressourcen-, Energie-, Produktions- und Umwelttechnik und erschließt damit ganzheitliche Entwicklungspotenziale“, sagt Simon Stapperfend, der verantwortliche Projektmanager aufseiten der TU Berlin. Die Raumfahrt sei deshalb kein Umweg, sondern Inspiration für neue Technologien auf der Erde. „Denn Technik, die menschliches Leben auf Mond und Mars ermöglicht, kann auch auf der Erde dazu dienen, Ressourcenverbräuche auf das Notwendigste zu beschränken, Stoffkreisläufe lokal zu schließen und Energie zu sparen.“ Extreme Umweltbedingungen auf Mond und Mars und die Beschränkung auf vor Ort zu gewinnende Rohstoffe hätten zur Folge, dass sämtliche Hilfsstoffe regeneriert und dem Kreislauf zurückgeführt werden müssen, was viele Parallelen zu den gesellschaftlichen Herausforderungen der Nachhaltigkeitswende aufweise. Wegen der lebensfeindlichen Bedingungen auf dem Mond müssten zudem viele der komplexen Aufgaben zuverlässig von Robotern erledigt werden, was diesem Forschungsgebiet auch für Anwendungen auf der Erde neue Impulse gebe.

Weiterführende Informationen:
Forschungszentrum ERIS
Mit Lasern Mondstaub aufschmelzen (Forschungsprojekt MOONRISE, Presseinformation TU Berlin)
Wettbewerb „Wissen schafft Perspektiven für die Region!“

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• ERIS – Großforschungs-Institut

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