Unser kosmischer Vorgarten besteht aus Himmelskörpern, die kaum unterschiedlicher sein könnten: Da sind verschieden große Planeten und ihre Monde, von denen manche brav auf regulären und andere auf äußerst verschrobenen Bahnen kreisen. Da sind auch Asteroiden, die in Gürteln oder auf kräftefreien Punkten der Planetenbahnen herumlungern.

Karl erzählt in dieser Folge davon, wie Planeten, Monde, Asteroiden, Kometen und sonstiger planetarer Schutt an ihren heutigen Platz gekommen sind. Es geht um das Nizza-Modell, eine Simulation des Planetensystems vor rund 3,9 Milliarden Jahren, als die großen Gasplaneten sich gegenseitig in die Quere kamen und wahrscheinlich eine gewaltige Katastrophe auslösten. Dabei wurde das Planetensystem einmal durchgerührt und es entstanden gewaltige Einschlagskrater. Möglicherweise tauschten sogar einzelne Planeten ihre Plätze.

Am Ende sah es völlig anders aus als zuvor – unser kosmischer Vorgarten hatte seine heutige Form angenommen. Obwohl es einige Zweifel gibt – bis heute passt das Nizza-Modell recht gut zu unserem Sonnensystem.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle 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 der 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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• AstroGeo Podcast

Der Beitrag AstroGeo Podcast: Nizza-Modell – Chaos zwischen jungen Planeten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

„Im Weltall hört niemand dich schreien.“ Das stimmt natürlich nur, wenn entweder das Mikrofon im Helm kaputt ist oder man den Helm gleich ganz vergessen hat. Allerdings gibt es außer der Erde auch keinen anderen Himmelskörper im Sonnensystem, den Menschen ohne Helm betreten sollten. Schall gibt es trotzdem längst nicht nur bei uns. Definitiv nicht.

In dieser Folge von AstroGeo erklingen extraterrestrische Klänge. Karl erzählt von all den Versuchen, überhaupt Mikrofone auf fernen Welten zum Einsatz zu bringen. Die Venus und der Saturnmond Titan waren die ersten, auf denen dies gelang. Der häufig von Sonden besuchte Mars blieb überraschend lange unbelauscht. Das klappte erst mit dem neusten NASA-Rover Perseverance, dessen Mikrofone sogleich fantastische Geräusche aufnahmen. Die Marsforschung ist um einen Sinn reicher geworden.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle 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 der Podcast von Die Weltraumreporter, einem Magazin der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement die Weltraumreporter für 3,49 Euro pro Monat oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Rover Perseverance (Mars 2020)
• Planet Mars
• AstroGeo Podcast

Der Beitrag AstroGeo Podcast: Erste Klang-Expedition zum Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 22. März 2023.

Bis Ende Oktober 2023 sind es insgesamt acht Vorträge zu unterschiedlichen astronomischen Themen. Sie reichen in diesem Jahr von komplexen Molekülen über Jets in den Zentren aktiver Galaxien im Universum und extrasolare Planeten bis zum Abschlussvortrag über die fliegende Sternwarte SOFIA, die leider ihren Betrieb im Herbst des vergangenen Jahres eingestellt hat.

Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie bietet seit einer Reihe von Jahren in Zusammenarbeit mit der Kurverwaltung/Tourist-Information eine öffentliche Vortragsreihe in Bad Münstereifel an. Die Vorträge finden zwischen April und November einmal pro Monat jeweils an einem Mittwoch (meist der 1. Mittwoch im Monat), statt und beginnen um 19:30 Uhr.

Die Vorträge werden im Rats- und Bürgersaal im 1. Stock des Rathauses von Bad Münstereifel (Marktstraße 15) durchgeführt. Der Eintritt zu den Vorträgen ist frei. Eine vorherige Anmeldung für die Vorträge ist nicht erforderlich.

Das Programm für 2023 umfasst wiederum eine Vielzahl von unterschiedlichen Themen, die vom Urknall und der frühen Geschichte der Radioastronomie in Bonn bis zu komplexen Molekülen im Universum, der Erforschung von Planeten um andere Sonnen und neuen Ergebnissen mit dem weltumspannenden Event-Horizon-Teleskop reichen. Es geht dabei um Jets in den Zentren von aktiven Galaxien, um die Untersuchung der Galaxienentwicklung durch radioastronomische Beobachtungen von Wasserstoff, um eine Darstellung des Universums als Ganzes und schließlich, im Abschlussvortrag des diesjährigen Programms, um ein Fazit der erfolgreichen Untersuchungen des Kosmos mit dem Flugzeugobservatorium SOFIA, das bis Herbst letzten Jahres in einer Höhe von über 13 km in der Stratosphäre zum Einsatz kam.

Neben den Themenvorträgen in Bad Münstereifel finden bereits ab Samstag, 1. April 2023, wiederum Vorträge für Besuchergruppen in einem Pavillon in direkter Sichtweite des 100-m-Radioteleskops statt. Sie werden von dienstags bis samstags für Besuchergruppen ab acht Personen durchgeführt (Anmeldung unter 02257-301101, Mo-Fr vormittags, oder per Internet via public(at)mpifr.de). Vom Besucherpavillon aus führt ein Zugangsweg zum Aussichtsplateau unmittelbar vor dem großen Teleskopspiegel von 100 Metern Durchmesser und von dort über einen kurzen Pfad durch den Wald bis zum zweiten Radioteleskop vor Ort, der Effelsberg-Station des europäischen LOFAR-Teleskopnetzwerks.

Vortragsprogramm Bad Münstereifel 2023

• 5. April 2023 Laura Ann Busch, M. Sc.: Interstellare komplexe Moleküle und wo sie zu finden sind
• 26. April 2023 Joana Anna Kramer, M. Sc.: Jets in den Zentren von aktiven Galaxien
• 31. Mai 2023 Dr. Norbert Junkes: Planeten um andere Sonnen
• 6. Juli 2023 Priv.-Doz. Dr. Helmut Kühr: Unser Universum
• 2. August 2023 Prof. Dr. Uli Klein: Die fünf Säulen des Urknalls
• 23. August 2023 Dr. Gyula I. G. Józsa: Galaxienentwicklung und Wasserstoffgas beobachtet mit Radioteleskopen
• 4. Oktober 2023 Priv.-Doz. Dr. Jürgen Kerp: Wie kam die Radioastronomie nach Bonn?
• 25.Oktober 2023 Dr. Alessandra Roy: SOFIA – die fliegende Sternwarte im Ruhestand

https://www.mpifr-bonn.mpg.de/vortraege/bme2023

Eröffnungsvortrag
Interstellare komplexe Moleküle und wo sie zu finden sind
Eröffnungsvortrag am Mittwoch, 5. April 2023, 19:30 Uhr
Laura Ann Busch, M. Sc., MPIfR Bonn

Die Zahl neu detektierter Moleküle im interstellaren Medium steigt in den letzten Jahren dank immer empfindlicherer Teleskope rasant und sie wurden mittlerweile in allen Phasen der Sternentstehung entdeckt. Es stellen sich somit die Fragen: Wie komplex kann die Materie zwischen den Sternen werden? Wie entwickelt sich die komplexe interstellare Chemie von der dunklen Wolke bis hin zur Entstehung des Sterns und seiner Planeten? Und welche Rolle spielen diese Moleküle als Bausteine noch komplexerer Moleküle und letztlich der Entstehung von Leben?

Biographische Angaben:
Laura Ann Busch hat in Bonn Physik und Astrophysik studiert und promoviert jetzt am Max-Planck-Institut für Radioastronomie im Rahmen des DFB-Sonderforschungsbereichs 956 und der „International Max Planck Research School for Astronomy and Astrophysics“ (IMPRS). Ihre Arbeit dreht sich dabei rund um Moleküle, wie sie entstehen und zerstört werden und was sie über die Region, in der sie beobachtet werden, verraten.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Terminvorschau auf Veranstaltungen

Der Beitrag MPIfR: Vom Urknall bis in die Zentren aktiver Galaxien erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: AIP 2. November 2022.

2. November 2022 – Während der „Anti-Aging-Effekt“ von heißen Jupitern, d.h. riesigen gasförmigen Exoplaneten, die einen Stern in Merkur-Entfernung oder näher umkreisen, schon früher beobachtet wurde, dokumentieren neue Beobachtungen nun zum ersten Mal den Effekt systematisch und liefern somit den bisher stärksten Nachweis für dieses exotische Phänomen.

„In der Medizin braucht man viele Menschen, die an einer Studie teilnehmen, um zu wissen, ob die Effekte real sind oder eine Art Ausreißer“, sagt Nikoleta Ilic, Doktorandin in der Abteilung Sternphysik und Exoplaneten am AIP und Erstautorin der Studie. „Das gleiche gilt manchmal auch für die Astronomie, und diese Studie gibt uns die Gewissheit, dass diese heißen Jupiter die Sterne, die sie umkreisen, tatsächlich jünger wirken lassen, als sie sind.“

Ein heißer Jupiter kann seinen Wirtsstern durch Gezeitenkräfte beeinflussen, so dass sich der Stern schneller dreht, als wenn er keinen solchen Planeten hätte. Diese schnellere Rotation kann dazu führen, dass der Wirtsstern aktiver wird und mehr Röntgenstrahlung erzeugt, was auf ein jüngeres Alter des Sterns hindeuten kann.

Wie beim Menschen gibt es jedoch viele Faktoren, die die Vitalität eines Sterns bestimmen können. Alle Sterne verlangsamen mit zunehmendem Alter ihre Rotation und Aktivität und erleben weniger Ausbrüche. Da es schwierig ist, das Alter der meisten Sterne genau zu bestimmen, war es für Astronominnen und Astronomen bisher schwierig festzustellen, ob ein Stern ungewöhnlich aktiv ist, weil er von einem nahen Planeten beeinflusst wird, der ihn jünger erscheinen lässt, als er ist, oder weil er tatsächlich jung ist.

Die Forscherinnen gingen dieses Problem an, indem sie Doppelsternsysteme untersuchten, bei denen die Sterne weit voneinander entfernt sind, aber nur einer von ihnen von einem heißen Jupiter umkreist wird. Astronominnen und Astronomen wissen, dass sich die Sterne in den Doppelsternsystemen, genau wie menschliche Zwillinge, gleichzeitig bilden. Der Abstand zwischen den Sternen ist viel zu groß, als dass sie sich gegenseitig beeinflussen könnten oder als dass der heiße Jupiter den anderen Stern beeinflussen könnte. Das bedeutet, dass sie den planetenfreien Stern im System als „Kontrollproband“ verwenden können.

„Es ist fast so, als würde man Zwillinge in einer Studie verwenden, bei der ein Zwilling in einer völlig anderen Umgebung lebt, die sich auf ihre Gesundheit auswirkt“, erklärt Mitautorin Prof. Dr. Katja Poppenhäger, Leiterin der Abteilung Sternphysik und Exoplaneten am AIP. „Indem wir einen Stern mit einem nahegelegenen Planeten mit seinem Zwilling ohne einen solchen vergleichen, können wir die Unterschiede im Verhalten der gleichaltrigen Sterne untersuchen.“

Das Team beobachtete die von den Sternen ausgesandte Röntgenstrahlung mit den Weltraumteleskopen Chandra und XMM-Newton, um zu bestimmen, wie „jung“ ein Stern ist. Sie suchten nach Anzeichen für den Einfluss ihrer Planeten auf die Sterne, indem sie fast drei Dutzend Systeme im Röntgenlicht studierten. Sie fanden heraus, dass die Sterne mit heißen Jupitern tendenziell heller im Röntgenlicht und damit aktiver waren als ihre Begleitsterne ohne heiße Jupiter.

„In früheren Fällen gab es einige sehr faszinierende Hinweise, aber jetzt haben wir endlich den statistischen Beweis, dass einige Planeten tatsächlich ihre Sterne beeinflussen und sie jung halten“, so Mitautorin Marzieh Hosseini, ebenfalls AIP-Forscherin. „Wir hoffen, dass künftige Studien dazu beitragen werden, mehr Systeme zu entdecken, um diesen Effekt besser zu verstehen.“

Originalveröffentlichung
Tidal star–planet interaction and its observed impact on stellar activity in planet-hosting wide binary systems. N. Ilic, K. Poppenhaeger, S. Marzieh Hosseini, 2022, MNRAS, 513, 3, 4380, doi.org/10.1093/mnras/stac861, https://academic.oup.com/mnras/article/513/3/4380/6564186, https://arxiv.org/abs/2203.13637, pdf: https://arxiv.org/pdf/2203.13637.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Exoplaneten

Der Beitrag Die verjüngende Wirkung von Planeten auf ihre Sterne erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Am 1. Januar 1801 entdeckt der italienische Astronom Giuseppe Piazzi einen neuen Planeten – jedenfalls glaubt er das. Mehrere Jahre hatten Astronomen schon nach dem Himmelskörper gesucht, der sich zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter verstecken soll. Die Freude über den Fund ist allerdings nicht von Dauer: Bald stellt sich heraus, dass er nur einer von vielen kleinen Asteroiden ist, die auf ähnlichen Bahnen um die Sonne kreisen. Ceres verschwindet in Folge für fast 200 Jahre aus dem Rampenlicht, bevor er strahlend zurückkehrt.

Karl erzählt die Geschichte von Ceres, dessen Ansehen in den letzten zwei Jahrzehnten eine enorme Wende erfahren hat. Er wurde genauer beobachtet und bekam Sondenbesuch. Der größte Körper des Asteroidengürtels ist nicht nur zum Zwergplaneten aufgestiegen, sondern entpuppte sich auch geologisch als einer der erstaunlichsten Körper des Sonnensystems.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle zwei Wochen 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 der Podcast von Die Weltraumreporter, einem Magazin der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement die Weltraumreporter für 3,49 Euro pro Monat oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Zwergplanet Ceres
• NASA-Mission Dawn
• AstroGeo Podcast

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• AstroGeo Podcast

Der Beitrag AstroGeo Podcast: Planet der Frühstücksflocken erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Wien 6. Mai 2022.

6. Mai 2022 – Ein Forschungsteam unter Beteiligung von Álvaro Hacar vom Institut für Astrophysik der Universität Wien hat mithilfe von ALMA die Massenverteilung von über 870 planetenbildenden Scheiben in der Orion A-Wolke untersucht und überraschende Ähnlichkeiten gefunden: Demnach nimmt die Staubmasse von planetenbildenden Scheiben nur mit ihrem Alter ab, die chemische Zusammensetzung und Dynamik der Ursprungswolke scheint keine Rolle zu spielen. Für die Analyse der beispiellos großen Stichprobe wurde zudem ein neues Verfahren zur Datenreduktion entwickelt.

Die Frage, wie ähnlich andere Planetensysteme unserem Sonnensystem sind, ist eine der spannendsten der heutigen astronomischen Forschung. Eine aktuelle Studie unter Beteiligung von Astrophysiker*innen der Universität Wien zeigt nun, dass sich Planetensysteme überraschend ähnlich entwickeln.

Für die aktuell im Journal Astronomy & Astrophysics veröffentlichte Studie, wurden über 870 planetenbildende Scheiben untersucht. Den Schlüssel bildete dabei die Scheibenmasse: Rund um junge Sterne bilden sich Scheiben aus Staub und Gas, die sich zu Ringen verdichten; mit der Zeit wachsen Felsbrocken und schließlich Planeten, wodurch dann die Masse der Staub-Gas-Wolke abnimmt.

„Bisher wussten wir jedoch nicht genau, welche Eigenschaften die Entwicklung von Planetenscheiben um junge Sterne dominieren“, sagt Hauptautor Sierk van Terwisga, Wissenschafter am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Um zu untersuchen, wie dieser Prozess verläuft und wovon er beeinflusst wird, wählte das Astronom*innen-Team die Orion A-Wolke, eine große und bekannte Region mit jungen Sternen, die etwa 1.350 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. „Die statistische Aussagekraft unserer Aufnahmen von 873 Scheiben um junge Sterne war entscheidend, um kleine Variationen in der Scheibenmasse in Abhängigkeit vom Alter und sogar von den lokalen Umgebungen innerhalb der Orion A-Wolke zu erkennen“, erklärt Álvaro Hacar vom Institut für Astrophysik der Universität Wien.

Hohe Korrelation zwischen Scheibenmasse und Alter
Die neuen Ergebnisse zeigen nun, dass die Scheibenmasse stark vom Alter des Systems aus Stern und Scheibe abhängt – zumindest, wenn die Scheiben nicht äußerlich, beispielsweise von sehr heißen Sternen in ihrer Nähe, beeinflusst werden. Mit anderen Eigenschaften der planetenbildenden Scheiben wie deren chemischer Zusammensetzung oder der Dynamik der Ursprungswolke, aus der die jungen Sterne mit ihren Scheiben hervorgegangen sind, fanden sich keine starken Zusammenhänge; hingegen war die Korrelation zwischen Scheibenmasse und Alter überraschend hoch. „Unsere Ergebnisse deuten also darauf hin, dass sich planetenbildende Scheiben ohne externe Einflüsse in ähnlicher Weise entwickeln“, so Hacar.

Die Stichprobe geht auf frühere Beobachtungen mit dem Spitzer-Weltraumteleskop zurück, über das die Scheiben identifiziert werden konnten. Gemessen wurde die Scheibenmasse dann mithilfe des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), das sich in der chilenischen Atacama-Wüste befindet. Für die Studie wurde jede Scheibe bei einer Wellenlänge von 1,2 Millimetern angepeilt: „In diesem Spektralbereich wird der kalte Staub sichtbar, nicht jedoch alle Objekte, die größer als ein paar Millimeter sind – vom Felsbrocken bis zum Planeten. Wir haben daher wirklich nur die Masse gemessen, aus dem sich dann Planeten bilden könnten“, erklärt Hacar.

ALMA besteht aus 66 parabolischen Antennen, die wie ein einziges Teleskop funktionieren. Das Kombinieren und die Kalibrierung der Daten hätte bei einem so großen Datensatz nach dem Standardverfahren Monate gedauert. Daher entwickelte das Team auch ein neues Verfahren zur Datenreduktion, das auf parallelem Rechnen beruht und die Verarbeitungsgeschwindigkeit um den Faktor 900 steigerte. Die Berechnung und Aufbereitung der Daten für die Analyse – für die immerhin 3.000 CPU-Stunden zu leisten waren – konnte so in nur einem Tag bewältigt werden.

Hinweise auf verblüffend ähnliche Planetensysteme
Die Ergebnisse aus der Orion A-Wolke wurden von den Astronom*innen auch mit mehreren anderen Sternenentstehungsgebieten verglichen – und bis auf zwei fanden sich auch dort die starken Zusammenhänge zwischen Scheibenmasse und Alter. Die Studie zeige somit, dass „zumindest innerhalb der nächsten etwa 1.000 Lichtjahre alle Gruppierungen von planetenbildenden Scheiben die gleiche Masseverteilung bei einem bestimmten Alter aufweisen“, so Hauptautor van Terwisga. Das Ergebnis könnte sogar ein Hinweis auf die Entstehung von verblüffend ähnlichen Planetensystemen sein.

In einem nächsten Schritt will das Team mögliche Einflüsse von nahen Sternen im Abstand von einigen Lichtjahren untersuchen. „Die beispiellose Größe unseres Samples öffnet ein neues Fenster zur Untersuchung der Entstehung und Entwicklung ganzer Scheibenpopulationen auf Wolkenskalen“, betont Hacar von der Universität Wien.

Originalpublikation:
S.E. van Terwisga et al., „Survey of Orion Disks with ALMA (SODA). I: Cloud-level demographics of 873 protoplanetary disks“, Astronomy & Astrophysics (2022). DOI: arxiv.org/abs/2202.11057
arXiv: https://arxiv.org/abs/2202.11057
pdf: https://arxiv.org/pdf/2202.11057

Zusätzliche Information
Das Team besteht aus S.E. van Terwisga (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Deutschland), A. Hacar (Institut für Astrophysik, Universität Wien, Österreich), E.F. van Dishoeck (Leidener Observatorium, Universität Leiden, Niederlande [LObs]; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Deutschland), R. Oonk (SURF, Leiden, Niederlande; LObs; Niederländisches Institut für Radioastronomie (ASTRON), Dwingeloo, Niederlande), und S. Portegies Zwart (LObs).

Das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) ist eine Partnerschaft zwischen der Europäischen Südsternwarte (ESO), der U.S. National Science Foundation (NSF) und den National Institutes of Natural Sciences (NINS) von Japan in Zusammenarbeit mit der Republik Chile. ALMA wird von der ESO im Namen ihrer Mitgliedstaaten, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem National Research Council of Canada (NRC) und dem National Science Council of Taiwan (NSC) und vom NINS in Zusammenarbeit mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan und dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) finanziert.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planetenentstehung

Der Beitrag Planetenentwicklung verläuft überraschend ähnlich erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Saturn: Verwirrung um das Alter seiner Ringe

Wie alt sind die Ringe des Saturn? Umschließen sie den Gasgiganten seit seiner frühesten Jugend, oder sind sie eine neuzeitliche Erscheinung?

Asteroidensuche

Des öfteren gehen panische Warnungen vor gigantischen Asteroiden-Einschlägen durch die Medien. Was wird wirklich getan, die Gesteinsbrocken aufzuspüren?

Erdmond

Viele schreiben ihm magische Kräfte zu, er wurde als einziger Himmelskörper nach der Erde bereits von Menschen besucht. Was macht den Mond so besonders?

Planet Mars

Nicht nur aus astronomischer Sicht ist der Mars interessant: Im Sonnensystem ist er der Erde am ähnlichsten und könnte bald vom Menschen besucht werden.

Sonne

Die Sonne ist der am besten erforschte Stern überhaupt. Trotzdem gibt es noch immer etliche Phänomene, die wir bis heute nicht erklären können.

Mars Aktuell

Mehr Farbbilder vom MRO

22.10.2007 Das HiRISE-Team hat Software entwickelt, die die schwierige Herstellung von Farbbildern und -videos ihrer Superkamera revolutioniert. Ferner wurde die Betriebsdauer der beiden Marsrover bereits zum fünften Mal verlängert.

.

Spektakulärer Besuch bei Enceladus

31.03.2008 Am 12. März flog Cassini dichter als je zuvor an Enceladus vorbei. Die ersten Daten wurden bereits ausgewertet und bringen mehrere Überraschungen.

.

Der Beitrag Sonnensystem erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Das Sonnensystem mit seinen Planeten bildete sich vor rund 4,5 Milliarden Jahren. Zahlreiche bruchstückhafte Zeitzeugen dieser frühen Phase ziehen bis heute als Asteroiden ihre Bahnen um die Sonne. Rund Dreiviertel davon sind kohlenstoffreiche C-Typ-Asteroiden wie auch 162173 Ryugu, der 2018 und 2019 das Ziel der japanischen Weltraummission Hayabusa2 war und die sich gegenwärtig auf ihrem Rückflug zur Erde befindet. Zahlreiche Wissenschaftler, darunter auch Planetenforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), untersuchten den knapp einen Kilometer großen nah der Erdbahn kreuzenden kosmischen „Schutthaufen“ intensiv. Nun zeigen in der Fachzeitschrift NATURE veröffentlichte Infrarot-Aufnahmen der Raumsonde, dass der Asteroid rundum fast vollständig aus hochporösem Material besteht. Demnach hat sich Ryugu größtenteils aus den Bruchstücken eines durch Einschläge zertrümmerten Mutterkörpers gebildet. Die hohe Porosität und der damit verbundene geringe innere Zusammenhalt der Gesteinsbrocken auf Ryugu sorgen dafür, dass solche Körper beim Eintritt in die Erdatmosphäre vermutlich in zahlreiche Fragmente auseinanderbrechen. Deshalb lassen sich kohlenstoffreiche Meteoriten nur sehr selten auf der Erde finden, weil die Atmosphäre tendenziell einen höheren Schutz vor ihnen bietet.

Temperaturverhalten verrät Dichte

Diese Untersuchung der globalen Eigenschaften von Ryugu bestätigen und ergänzen die Erkenntnisse, die der deutsch-französische Lander MASCOT im Rahmen der Hayabusa2-Mission bereits für die Landeumgebung auf Ryugu erbrachte. „Fragile, hochporöse Asteroiden wie Ryugu sind wahrscheinlich das Bindeglied in der Evolution von kosmischem Staub zu massiven Himmelskörpern“, sagt Dr. Matthias Grott vom DLR-Institut für Planetenforschung, einer der Autoren der aktuellen NATURE-Veröffentlichung. „Hier schließt sich eine Lücke im Verständnis der Planetenbildung, da wir solches Material bei Meteoritenfunden auf der Erde bisher kaum nachweisen konnten.“

Die Forscher um Erstautor Prof. Tatsuaki Okada von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA hatten in mehreren Messreihen im Herbst 2018 mit dem Infrarot-Sensor TIR (Thermal Infrared Imager – Messungen in Wellenlängen des thermalen Infrarot zwischen 8 und 12 Mikrometern) auf Hayabusa2 im Tag-und-Nachtzyklus den Verlauf der Oberflächentemperatur des Asteroiden analysiert. Dabei stellten sie fest, dass sich die Oberfläche nach Sonnenaufgang bis auf kleine Ausnahmen sehr schnell erwärmt. „Die schnelle Erwärmung im Temperaturbereich von rund minus 43 Grad Celsius bis plus 27 Grad Celsius lässt auf eine geringe Dichte und zudem hohe Porosität des Materials mit vielen Hohlräumen schließen“, erklärt Dr. Matthias Grott. Ferner bemerkenswert: Rund ein Prozent der Brocken unterscheidet sich von den meisten Brocken auf Ryugu: Diese waren auf ihrer Oberfläche kälter und ähneln eher den Meteoriten, die wir auf der Erde finden können. „Dabei handelt es sich um massivere Bruchstücke aus dem Inneren eines ursprünglichen Mutterkörpers, oder diese stammen von anderen Quellen und sind erst später auf Ryugu gefallen“, ergänzt Dr. Jörn Helbert vom DLR-Institut für Planetenforschung, der ebenfalls Autor der aktuellen NATURE-Veröffentlichung ist.

Von Planetesimalen zu Planeten

Die fragile poröse Struktur der C-Typ Asteroiden könnte der Struktur von Planetesimalen entsprechen, die zu Beginn der Planetenentstehung, der Akkretion, im solaren Urnebel entstanden sind und bei unzähligen Kollisionen die Planetenbildung vorantrieben. Fast die gesamte Materie der präsolaren Wolke aus Gas und Staub ballte sich in der jungen Sonne zusammen. Als eine kritische Masse erreicht war, setzte in ihrem Zentrum der wärmeerzeugende Prozess der Kernfusion ein.

Um die junge Sonne, die fast die gesamte Materie der präsolaren Wolke in sich vereinigte, sammelte sich der Rest aus Staub, Eis und Gas in einer rotierenden Akkretionsscheibe. Durch die Wirkung der Schwerkraft formten sich in dieser Scheibe vor rund 4,5 Milliarden Jahren erste Planetenembryonen: so genannte Planetesimale. Nach einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne von vielleicht nur zehn Millionen Jahren entstanden aus diesen Planetesimalen zunächst die Planeten und ihre Monde. Viele kleine Körper – Asteroiden und Kometen – blieben dabei übrig und konnten sich wegen der Schwerkraftstörungen, vor allem durch Jupiter, des mit Abstand größten und massereichsten Planeten, nicht zu weiteren Planeten zusammenballen.

Allerdings sind die Prozesse der Frühgeschichte unseres Sonnensystems nicht in allen Details verstanden. Viele Aussagen beruhen nur auf Modellen und ließen sich noch nicht durch Beobachtungen bestätigen, auch weil Spuren aus dessen Frühzeit rar sind. „Die Ursachenforschung am Objekt ist daher in erster Linie auf extraterrestrische Materie angewiesen, die in Form von Meteoriten aus den Tiefen des Sonnensystems auf die Erde gelangt“, erläutert Dr. Jörn Helbert. Darin enthalten sind Bestandteile, die aus jener kritischen Zeit der Entstehung von Sonne und Planeten stammen. „Zudem benötigen wir Missionen zu den kleinen Körpern aus der Frühzeit des Sonnensystems wie Hayabusa2 , um die Modelle zu bestätigen, zu ergänzen oder – bei entsprechenden Beobachtungen – sie auch zu widerlegen.“

Ein Gesteinsbrocken wie viele auf Ryugu

Bereits im Sommer 2019 hatten Ergebnisse des deutsch-französischen Landers MASCOT gezeigt, dass es an der Landestelle auf Ryugu ausschließlich größere Brocken gab, die hochporös und fragil sind. „Insgesamt sehen wir in den nun veröffentlichten Ergebnissen eine schöne Bestätigung der Resultate des DLR-Radiometers MARA auf MASCOT“, freut sich Dr. Matthias Grott als wissenschaftlicher Leiter von MARA. „Es konnte jetzt gezeigt werden, dass der von MARA analysierte Gesteinsbrocken typisch für die gesamte Oberfläche des Asteroiden ist. Damit bestätigt sich auch, dass Bruchstücke der häufigen C-Typ Asteroiden wie Ryugu durch geringen inneren Zusammenhalt beim Eintritt in die Erdatmosphäre wahrscheinlich leicht fragmentieren und tendenziell die Atmosphäre schwerer bis hinunter zur Erdoberfläche durchdringen als andere Asteroidentypen aus kompakterem Material.“

Am 3. Oktober 2018 war MASCOT im freien Fall mit Schrittgeschwindigkeit auf Ryugu gelandet und hüpfte mehrere Meter weiter, ehe das rund zehn Kilogramm schwere Experimentpaket zur Ruhe kam. Auf der Oberfläche bewegte sich MASCOT mit Hilfe eines rotierenden Schwungarms fort. So konnte MASCOT auf die „richtige“ Seite gedreht werden und wegen der geringen Anziehungskraft von Ryugu sogar Sprünge auf der Asteroidenoberfläche vollführen. Insgesamt war MASCOT rund 17 Stunden auf Ryugu aktiv.

Proben von Asteroid Ryugu auf dem Weg zur Erde

Aus dem Orbit kartierte Hayabusa2 den Asteroiden in hoher Auflösung und nahm an zwei Landestellen Proben des urtümlichen Körpers auf, die derzeit in einem Transportbehälter versiegelt mit der Sonde zurück zur Erde reisen. Die Kapsel mit den Proben soll Ende 2020 in Australien landen. Bisher gehen die Forscher davon aus, dass das Material von Ryugu chemisch etwa dem der chondritischen Meteorite entspricht, die auch auf der Erde gefunden werden. Chondren sind kleine, millimetergroße Gesteinskügelchen, die sich im solaren Urnebel vor 4,5 Milliarden Jahren gebildet haben und als Urbausteine der Planetenentstehung gelten. Bisher können die Forscher allerdings nicht ausschließen, dass es sich um kohlenstoffreiches Material handelt, wie es auch auf dem Kometen 67P/Churymov-Gerasimenko im Rahmen der ESA-Mission Rosetta mit dem vom DLR gesteuerten Lander Philae gefunden wurde.

Zu dieser Frage wird die Analyse der Proben von Ryugu , die auch am DLR stattfinden, mit Spannung erwartet. „Genau für diese Aufgabe – und natürlich für weitere zukünftige Missionen, bei denen extraterrestrische Proben zur Erde gebracht werden wie beispielsweise MMX – haben wir am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin im letzten Jahr mit dem Aufbau des Sample Analysis Labors (SAL) begonnen“ sagt Dr. Jörn Helbert. Im Rahmen der japanischen Mission Martian Moons eXploration (MMX) an der sich das DLR beteiligt, ist geplant, 2024 zu den Marsmonden Phobos und Deimos zu fliegen und 2029 Proben von den asteroidengroßen Monden zur Erde zu bringen. Teil der Mission MMX wird auch ein mobiler deutsch-französischer Rover sein.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• HAYABUSA-2 zu Asteroid (162173) Ryugu auf H-IIA

Der Beitrag Ryugu wahrscheinlich Bindeglied der Planetenbildung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

22. Mai 2019 – 18 erdgroße Exoplaneten haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS), der Georg-August-Universität Göttingen und der Sternwarte Sonneberg entdeckt. All diese Welten haben eine Gemeinsamkeit: Sie sind so klein, dass bisherige Suchkampagnen sie übersehen hatten. Einer der neuen Exoplaneten zählt zu den kleinsten bisher bekannten, ein weiterer könnte lebensfreundliche Bedingungen aufweisen. Die Forscher werteten einen Teil der Daten des NASA-Weltraumteleskops Kepler mit einer von ihnen entwickelten, empfindlicheren Methode erneut aus. Im gesamten Datenschatz der Kepler-Mission müssten sich auf diese Weise noch mehr als 100 zusätzliche Exoplaneten ausfindig machen lassen, rechnen die Wissenschaftler hoch. Von ihren Ergebnissen berichten sie in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.
Etwas mehr als 4000 Planeten, die um Sterne außerhalb unseres Sonnensystems kreisen, sind bisher bekannt. Von diesen so genannten Exoplaneten sind etwa 96 Prozent deutlich größer als unsere Erde, die meisten davon eher vergleichbar mit den Abmessungen der Gasriesen Neptun oder Jupiter. Allerdings dürfte dieser Prozentsatz nicht die wirklichen Verhältnisse im Weltall widerspiegeln, denn große Planeten lassen sich deutlich leichter aufspüren als kleine. Doch gerade die kleinen Welten faszinieren, wecken sie doch die Hoffnung, irgendwo im All erdähnliche Planeten zu finden.

Auch die 18 neu entdeckten Welten fallen in die Kategorie erdgroßer Planeten. Der Radius der kleinsten misst nur 69 Prozent des Erdradius; die größte überragt die Erde um kaum mehr als das Zweifache. Und es gibt eine weitere Gemeinsamkeit: Alle 18 Planeten ließen sich bisher in den Daten des Weltraumteleskops Kepler nicht ausfindig machen. Gängige Suchalgorithmen waren dafür nicht empfindlich genug.

Üblicherweise nutzen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in ihrer Suche nach fernen Welten die so genannte Transit-Methode, mit der sie Sterne gezielt nach periodisch wiederkehrenden Helligkeitsabfällen durchforsten. Jedes Mal, wenn ein Exoplanet auf seiner Umlaufbahn von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorüberzieht, verdunkelt er ihn leicht. Der Stern erscheint dem Betrachter in dieser Zeit, typischerweise für ein paar Stunden, weniger hell.

„Bisherige Such-Algorithmen versuchen, sprunghafte Helligkeitsabfälle zu identifizieren“, erklärt Dr. René Heller vom MPS, Erstautor der aktuellen Studien. „In Wirklichkeit erscheinen Sterne am Rand etwas dunkler als in der Mitte. Wenn ein Planet vor einem Stern entlang zieht, blockiert er anfangs weniger Sternlicht. Erst zur Mitte des Transits erscheint der Stern am dunkelsten. Danach wird er wieder graduell heller“, ergänzt er.

Große Planeten verdunkeln ihren Stern so stark, dass dieser feine Unterschied bei ihrer  Entdeckung kaum eine Rolle spielt. Kleine Planeten jedoch stellen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor immense Herausforderungen. Der Helligkeitsabfall ist oftmals so gering, dass er in den natürlichen Helligkeitsschwankungen des Sterns und im Rauschen des Messinstrumentes kaum auffällt. Das deutsche Team um René Heller konnte nun zeigen, dass sich die Empfindlichkeit der Transit-Methode entscheidend verbessern lässt, wenn ein realistischerer Helligkeitsverlauf angenommen wird.

Als Prüfstein dienten den Forschern Daten des NASA-Weltraumteleskops Kepler. In der ersten Missionsphase von 2009 bis 2013 zeichnete das Teleskop den Helligkeitsverlauf von mehr als 100.000 Sternen auf. Mehr als 2300 Planeten wurden so entdeckt. Nach einem technischen Defekt ließ sich das Teleskop nur noch eingeschränkt nutzen, richtete seinen Blick dennoch bis zum Missionsende 2018 auf mehr als 100.000 weitere Sterne. Um das Potential ihres neuen Algorithmus zu testen, wandten sich die Forscher in einem ersten Schritt den überschaubareren Daten der zweiten Missionsphase zu. Speziell untersuchten sie alle 517 Sterne erneut, von denen bereits bekannt war, dass sie mindestens einen planetaren Begleiter aufweisen.

Neben den bereits dokumentierten Planeten stießen die Forscher auf 18 weitere, die bisher übersehen worden waren. „In den meisten der von uns untersuchten Planetensystemen sind die jetzt gefundenen Planeten die kleinsten“, beschreibt Co-Autor Kai Rodenbeck von der Universität Göttingen und vom MPS die Ergebnisse. Zudem kreisen sie fast immer weiter innen um ihren Stern als ihre schon länger bekannten Weggefährten. Auf den Oberflächen fast aller dieser neuen Planeten herrschen deshalb Temperaturen von weit über 100 Grad Celsius; bei einigen sind es sogar bis zu 1000 Grad Celsius. Nur einer der Körper bildet eine Ausnahme: Er kreist innerhalb der so genannten habitablen Zone um einen roten Zwergstern. In diesem günstigen Abstand zu seinem Stern bietet dieser Planet eventuell Bedingungen, unter denen flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche vorkommen könnte – eine der Grundbedingungen für Leben.

„Unser neuer Algorithmus trägt dazu bei, ein realistischeres Bild von der Exoplaneten-Population im Weltall zu gewinnen“, bilanziert Michael Hippke von der Sternwarte Sonneberg. „Vor allem für die Suche nach erdähnlichen Planeten bedeutet unsere neue Methode einen maßgeblichen Fortschritt.“

Natürlich können die Forscher nicht ausschließen, dass auch ihre Methode für einzelne Planeten blind ist. Besonders problematisch sind beispielsweise kleine Planeten, die in beträchtlichem Abstand um ihren Stern kreisen. Sie benötigen für einen Umlauf um ihren Stern länger als solche Planeten, die ihren Stern eng umrunden – und verdunkeln ihn somit in größeren Zeitabständen. Ihr ohnehin schwaches Signal ist so noch schwieriger auszumachen.

Die neue Methode von Heller und seinen Kollegen eröffnet faszinierende Möglichkeiten, denn neben den 517 jetzt nachuntersuchten Sternen bietet die Kepler-Mission noch Datensätze von hunderttausenden weiteren Sternen. Die Forscher gehen davon aus, dass sie mit ihrer Methode in den Kepler-Daten mehr als 100 weitere erdgroße Welten finden können. „Auch für die künftige PLATO-Mission der ESA ist diese neue Methode wertvoll“, so Prof. Dr. Laurent Gizon, Geschäftsführender Direktor des MPS. PLATO soll 2026 ins All starten und dann zahlreiche Exoplaneten-Systeme um sonnenähnliche Sterne finden und näher charakterisieren.

Originalveröffentlichungen:

• René Heller, Michael Hippke, Kai Rodenbeck: Transit least-squares survey. II. Discovery and validation of 17 new sub- to super-Earth-sized planets in multi-planet systems from K2, Astronomy & Astrophysics, 2019, in press
• René Heller, Kai Rodenbeck, Michael Hippke: Transit least-squares survey. I. Discovery and validation of an Earth-sized planet in the four-planet system K2-32 near the 1:2:5:7 resonance, Astronomy & Astrophysics, 625, A31

Der Beitrag 18 erdgroße Exoplaneten entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Potsdam.

Er bietet ihnen allen Platz: den bemannten Sojus-Raketen, der ISS, den vielen Satelliten, dem Hubble-Weltraumteleskop und auch den Astronauten, die einen Spaziergang in ihm wagen. Der Weltraum ist längst zu einem riesigen Aktionsfeld geworden. Was hier passiert, regelt seit über 50 Jahren der Weltraumvertrag. Doch was steht eigentlich drin, wie kam es zum Vertrag und wie aktuell ist dieser noch? Petra Görlich sprach über diese und andere Fragen mit dem Juristen Marcus Schladebach.
Herr Prof. Schladebach, woher stammt Ihr Interesse für den Kosmos?
Daran ist mein Vater schuld. Er war Astronomielehrer und zeigte mir früh, wie faszinierend diese Himmelswelt ist.

Was gilt als Geburtsstunde des Weltraumrechts?
Es gibt eigentlich zwei Geburtsstunden. Die eine ist im nationalsozialistischen Kontext angesiedelt. Am 4. Oktober 1942 brachte der damalige Raumfahrtpionier Wernher von Braun in der Heeresversuchsanstalt Peenemünde die V2 Rakete erfolgreich zum Start. Sie flog rund 85 Kilometer hoch und streifte damit sozusagen den Vorgarten des Weltraums. Das führte zum ersten Mal zu der Überlegung, staatliche Regelungen dafür zu schaffen. Noch viel stärker geschah dies, als 1957 der erste künstliche Erdsatellit, Sputnik 1, von den Russen im Weltall platziert wurde und die Amerikaner im Februar 1958 mit Explorer 1, ebenfalls ein künstlicher Erdsatellit, reagierten. Dieser beginnende Wettlauf führte 1959 dazu, dass der UN-Weltraumausschuss gegründet wurde. Man wollte sich von nun an nicht mehr nur um technische Fragen kümmern, sondern eben auch um rechtliche.

Jahre später kam der Weltraumvertrag zustande.
Ja, er wurde in London, Moskau und Washington unterzeichnet und ist noch heute die zentrale Rechtsgrundlage im Weltraumrecht. Inzwischen haben ihn 98 Staaten ratifiziert und weitere 27 unterschrieben. In Deutschland ist er übrigens erst 1971 in Kraft getreten.

Welches sind die größten Vorzüge des Vertrages?
Der größte Vorzug ist, dass er hervorragende Grundentscheidungen über die Erforschung und Nutzung des Weltraums fixiert hat, die sich in den zurückliegenden Jahrzehnten als sehr gut erwiesen haben. Positiv ist aber auch seine zukunftsgerichtete Ausgestaltung. Er regelte schon Sachbereiche, die erst viel später relevant werden sollten. So bezieht Artikel 6 bereits private Raumfahrtunternehmen mit ein.

Was wird eigentlich unter „Weltraum“ verstanden?
Der Begriff „Weltraum“ ist rechtlich nicht definiert. Im Weltraumvertrag findet sich lediglich ein Absatz zu seinem Status. Danach ist er – wie die Hohe See, die Tiefsee und die Antarktis – ein hoheitsfreier Gemeinschaftsraum. Er gehört also allen Staaten gemeinsam, auch denjenigen, die keine Raumfahrt betreiben.

Wo beginnt und endet der Weltraum?
Aus juristischer Sicht hat sich noch niemand dazu geäußert, wo der Weltraum endet. Wo er anfängt, das ist die Streitfrage des Luft- und Weltraumrechts. Die Linie ist deshalb so wichtig, weil hier die Rechtsgrenze wechselt. Hier endet das nationale Recht.

Wo definieren Sie persönlich diese Grenze?
Meine Position ist, dass der Weltraum bei 100 Kilometern beginnt und der Luftraum nach 83 Kilometern endet. Denn auf Grundlage der Aerodynamik, also des Luftauftriebs, kann man mit Luftfahrzeugen nur bis 83 Kilometer hoch fliegen. Für den Raumflug dagegen benötigen Weltraumfahrzeuge eine Zentrifugalkraft, um sich auf Erdumlaufbahnen bewegen zu können. Naturwissenschaftlich ist belegt, dass dies erst in einer Höhe von 100 Kilometern funktioniert. Flöge ein solcher Gegenstand darunter, würde er noch durch die dann schon geringere Gravitationskraft der Erde angezogen werden. Ich gehe also von einer 17 Kilometer großen Zwischenschicht aus.

Und welcher Rechtsstatus gilt hier?
Das hängt davon ab, ob sich das Fahrzeug auf einer vertikalen Bahn befindet und das Weltall ansteuert. Dann würde das nationale Weltraumrecht gelten. Würde es unabhängig vom Luftraum und damit vom Staatsgebiet auf einer horizontalen Ebene fliegen, würde ich das internationale Weltraumrecht anwenden.

Sie stehen mit dieser Auffassung nicht allein …
Es gibt ähnliche Positionen. Sie schließen an die Grundsätze des wesentlich älteren Seerechts an. Im Seerecht ist es so, dass es eine horizontale Hoheitsgewalt gibt. Je weiter ich von der Küste wegkomme, desto mehr nimmt die Gewalt des Küstenstaates ab. Wenn man das Ganze bildlich hochklappt, hat man eine rechtlich begründbare Zone: Je weiter ich vom eigenen Territorium in den Luft- und Weltraum vorstoße, desto stärker nimmt die Hoheitsgewalt ab. Im Seerecht existiert darüber hinaus ebenfalls eine interessante Zwischenzone: die ausschließliche Wirtschaftszone (AWZ). Sie ist weder dem Küstenstaat zuzurechnen noch der Hohen See.

Zurück zum Weltraumvertrag. Er enthält sogar schon den Aspekt des Umweltschutzes. Ausreichend genug?
Nein. Dennoch war es zur damaligen Zeit fortschrittlich, ihn in einen derartigen völkerrechtlichen Vertrag einzubringen. Es heißt im Text unter anderem, dass Kontaminationen im All zu vermeiden sind.

Inzwischen befinden sich große Mengen Weltraumschrott im Weltall. Warum gibt es keine gesetzliche Rückholpflicht?
Die großen Raumfahrtnationen betonen, dass ja noch nichts passiert sei und deshalb keine Eile zum gesetzlichen Handeln bestehe. Außerdem sind die finanziellen Fragen diffizil. Es gibt Projekte wie den in Lausanne erfundenen Weltraumstaubsauger Clean Space One. Die Schweiz will damit ihren eigenen Schrott herunterholen, stellt das Patent jedoch anderen Ländern nicht zur Verfügung. Aber es gibt noch weitere Ideen: Bei der einen würde der Weltraumschrott zerschossen. Das kann meiner Meinung nach nicht die Lösung sein, denn es entstünde nur kleinerer Müll. Bei der anderen sollen die Teile auf eine höhere Umlaufbahn geschossen werden. Ihr Absinken beträfe erst Menschen, die sehr viel später leben. Ich finde das nicht gerade verantwortungsbewusst.

Der Weltraumvertrag hat bisher gesichert, dass keine militärische Nutzung des Alls erfolgte. Wie sicher können wir sein, dass das auch weiter so bleibt?
Man muss da unterscheiden. Für den Mond und die anderen Himmelskörper gilt ein Militarisierungsverbot, aber Militärpersonal darf dort forschen. Im freien Weltraum ist es untersagt, Kernwaffen oder andere Massenvernichtungswaffen in eine Erdumlaufbahn zu bringen. Bei anderen Waffenarten greift das Verbot aber nicht. Diese Regelungslücke ist zum Teil durch Rüstungskontrollvereinbarungen mit begrenztem Geltungsanspruch ausgefüllt worden.

Apropos Mond. Experten denken längst darüber nach, ihn zu nutzen, wenn der Erde die Bodenschätze ausgehen. Ist das ein Feld, das juristisch schon bestellt ist?
Als 1969 der erste Mensch den Mond betrat, war klar, dass es eines auf den Mond bezogenen Rechtsregimes bedarf. Der Mondvertrag wurde schließlich 1984 von mehreren Ländern unterzeichnet und später auch von einigen ratifiziert. Derzeit gilt er aber als gescheitert, weil er sehr schwierig umzusetzen ist. Beim Artikel 11, der ein Bodenschatzabbau-Regime enthält, wird das sehr gut deutlich. Die Probleme hängen mit dem besonderen Status des Himmelskörpers als „gemeinsames Erbe der Menschheit“ zusammen. Würde ein Staat Bodenschätze abbauen, müsste er diese nach gegenwärtigem Stand über einen Fonds verwalten lassen – damit alle anderen Staaten auch etwas davon haben. Dem verweigern sich die meisten Länder. Nichtsdestotrotz beobachte ich eine gewisse Renaissance. Denn der Fakt bleibt: Irgendwann müssen die Menschen auf der Erde mit Rohstoffen und Ressourcen von anderen Himmelskörpern versorgt werden. Unsere Vorkommen sind endlich, und der Mond ist eine Alternative. Im Moment tauschen sich deshalb Forscher innerhalb des Völkerrechts darüber aus, wie man das Mondregime, also den Verteilungsmechanismus, modernisieren und tragfähiger machen kann. Die Tendenz geht dahin, zur Ausgangsformulierung zurückzukehren und diese klug zu modifizieren.

Verlassen wir den Satelliten der Erde und kommen zum Problem möglicher Havarien im All. Was regelt der Weltraumvertrag, was nicht?
Im Fall einer Havarie an einem Raumfahrzeug und einer Gefahr für die Insassen sieht der Weltraumvertrag eine Pflicht zur Hilfeleistung anderer Staaten vor. Das ist Ausdruck des humanistischen Grundgedankens des Weltraumrechts und aus meiner Sicht eine Selbstverständlichkeit. Raumfahrer werden als „Boten der Menschheit“ verstanden, ihre Rettung soll daher eine Aufgabe der gesamten Weltgemeinschaft sein. Eine aktive Hilfeleistung setzt allerdings voraus, dass sich zur Hilfe bereite Raumfahrzeuge anderer Staaten in der Nähe befinden. Das wird nur höchst selten der Fall sein. Eine rechtliche Pflicht, eine gänzlich neue Mission konkret zur Rettung von Raumfahrern zu starten, ist dem Weltraumvertrag nicht zu entnehmen. Sie dürfte in äußerst kurzer Zeit auch nicht zu realisieren sein.

Als der Vertrag geschlossen wurde, war an die Internationale Raumstation ISS noch nicht zu denken. Inwiefern werden nun seine Grenzen deutlich?
Dass der 1967 geschlossene Weltraumvertrag noch keine Regelung zu gemeinsamen Raumstationen enthält, würde ich nicht als Mangel betrachten. Es waren die Präsidenten Clinton und Jelzin, die nach dem Fall des Eisernen Vorhangs ihre weitreichenden Erfahrungen mit den jeweiligen Raumstationen Skylab und Mir in einer gemeinsamen Raumstation vereinigen wollten. Diese sollte zunächst den Namen „Alpha“ tragen, erhielt dann letztlich aber lediglich die Bezeichnung „International Space Station (ISS)“. Die Zusammenarbeit der ISS-Partner USA, Russland, ESA (European Space Agency, einschließlich Deutschlands), Japan und Kanada ist aus meiner Sicht ein erfreulicher Beweis dafür, wie konstruktiv Staaten, die auf der Erde durchaus sehr unterschiedliche Auffassungen haben, im Weltraum kooperieren können.

Die an der Station beteiligten Staaten haben 1998 ein spezielles Übereinkommen getroffen, das Space Station Intergovernmental Agreement. Es regelt u.a. die rechtlichen Zuständigkeiten der vorhandenen Module, den Schutz geistigen Eigentums und auch das Verfahren bei Straftaten. Können Sie insbesondere Letzteres ein wenig erläutern?
Die Frage zielt auf das Rechtsproblem, welcher Staat in den einzelnen Modulen der ISS die Hoheits- und damit die Strafgewalt besitzt. Das ISS-Übereinkommen sieht vor, dass jeweils derjenige ISS-Partner für das betreffende Modul zuständig ist, der es eingebracht hat und betreibt. Für das von der ESA konstruierte Modul „Columbus“ liegen die Dinge komplizierter. Die ESA ist kein Staat, sondern ein völkerrechtlicher Zusammenschluss mehrerer europäischer Länder. Im Fall einer Straftat soll innerhalb des ESA-Moduls dann das Strafrecht des Heimatstaats des kriminell gewordenen Astronauten gelten. Allerdings möchte ich deutlich betonen, dass die Vorstellung von Straftaten auf der ISS ein mehr als unrealistisches Szenario ist. Die Astronauten auf der ISS sind durch eine derart harte Ausbildung gegangen, dass ein etwaiger Wille, an Bord der ISS eine Straftat zu begehen, wohl ausgeschlossen sein dürfte.

In keinem Vertrag wurde bisher festgelegt, auf welcher Grundlage eine Begegnung von Astronauten mit vernunftbegabten Wesen im Kosmos erfolgen könnte. Existierende Überlegungen bringen den kategorischen Imperativ von Immanuel Kant, die Charta der UNO oder die zehn Gebote der Bibel ins Spiel. Wofür plädieren Sie?
Ich habe mir in verschiedenen Aufsätzen Gedanken darüber gemacht, welcher Maßstab der richtige sein könnte. Für passend halte ich die grundlegenden Anforderungen aus der UN-Charta. Sie richten sich an den Geboten der Friedlichkeit, des Gewaltverbots und der Zusammenarbeit aus, sind universell konsentiert und bilden meiner Meinung nach die geeignete Handlungsleitlinie für eventuelle Begegnungen mit anderen vernunftbegabten Wesen.

Aber die UN-Charta ist von der Erde aus gedacht. Ein Problem?
Ich denke, man sollte bei der Suche nach solchen Maßstäben tatsächlich im Blick behalten, dass diese Verhaltens- und Moralnormen der UN Regelungen sind, die der Motivation auf der Erde entsprungen sind. Möglicherweise überschauen wir noch nicht ausreichend, ob und welche anderen Handlungsmaximen denkbar und für außerirdische Wesen leitend sind. Das Plädoyer für die Anwendung irdischer Grundsätze wie die der UN könnte sich daher dem Vorwurf ausgesetzt sehen, eine überlegene oder gar etwas arrogante Position einzunehmen.

Noch eine letzte Frage: Wie optimistisch sind Sie, dass Deutschland – anderen Staaten folgend – bald ein eigenes Weltraumgesetz bekommt?
Im Koalitionsvertrag ist das Ziel verankert, ein solches Gesetz zu schaffen. Die vielen Unternehmen der Raumfahrt in Deutschland benötigen seit Langem mehr Rechts- und Investitionssicherheit. Ich selbst möchte diesen Prozess gern wissenschaftlich begleiten. Wir brauchen das Gesetz, dringend. Es ist höchste Zeit.

Das Weltraumrecht basiert auf dem Völkerrecht. Aktuell stehen Juristen vor der Herausforderung, es weiterentwickeln zu müssen, nicht zuletzt, weil es Pläne zur privaten Nutzung des Mondes und der Asteoriden gibt. Auch die Vorhaben privater Raumfahrtunternehmen, künftig Menschen ins All zu befördern, machen dies dringend erforderlich. Es gibt bereits eine ganze Reihe von Verträgen und Abkommen, die Regelungen für die Nutzung des Weltalls enthalten. So existieren allein fünf große internationale Verträge und fünf Resolutionen der UN mit wichtigen anzuwendenden Grundsätzen.

Der Wissenschaftler
Prof. Dr. Marcus Schladebach hat Rechtswissenschaft an der Humboldt-Universität zu Berlin studiert, wo er später auch promovierte. Seine Habilitation erfolgte an der Universität Augsburg. Seit Oktober 2017 ist der Wissenschaftler Inhaber des Lehrstuhls Öffentliches Recht, Medienrecht und Didaktik der Rechtswissenschaft an der Universität Potsdam.

Das Interview erschien im Forschungsmagazin der Universität Potsdam „Portal Wissen 2019 I“, S. 80-85 und ist im Original hier zu finden.

Der Beitrag Paragrafen auf der Umlaufbahn erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie.

Die neue Technik verspricht genaue Messungen von Reaktionsenergien, anhand derer sich chemische Reaktionen unter Weltraumbedingungen besser verstehen lassen – auch Reaktionen wie jene, die dafür verantwortlich waren, organische chemische Stoffe als Ausgangsstoffe für die Entwicklung von Leben hervorzubringen.

Damit auf der Erde Leben entstehen konnte, waren zahlreiche Ausgangsstoffe in Form von komplexen organischen Molekülen nötig. Einige dieser Moleküle dürften sich bereits vor langer Zeit im Weltraum gebildet haben, während der Entstehung des Sonnensystems. Systematische Untersuchungen der dazu nötigen chemischen Reaktionen, die auf den unregelmäßigen Oberflächen von Staubteilchen stattfanden, sind allerdings schwierig, weil für eine Reihe der Reaktionen grundlegende Informationen zum Ablauf und zu den benötigten Energien fehlen: Welche Elementarreaktionen sind unter Einbeziehung welcher einzelnen Reaktionspartner möglich? Welche Temperatur ist erforderlich, damit eine Reaktion stattfinden kann? Welche Moleküle entstehen bei diesen Reaktionen? Jetzt haben Thomas Henning, Direktor am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), und Sergiy Krasnokutskiy von der Labor-Astrophysik-Gruppe des MPIA an der Universität Jena eine elegante Methode entwickelt, um solche elementaren Oberflächenreaktionen zu untersuchen – mit Hilfe winziger flüssiger Heliumtröpfchen.

Im frühen Sonnensystem, lange vor der Entstehung der Erde, fanden komplexe chemische Reaktionen statt, bei denen erhebliche Mengen an organischen Molekülen entstanden. Das kosmische Labor für diese chemischen Synthese wurde von Staubkörnern gebildet: Zusammenballungen vornehmlich von Silikaten und Kohlenstoff, bedeckt mit einem Eismantel. Deren vergleichsweise großen Oberflächen boten die richtigen Bedingungen auch für durchaus komplexe Reaktionen. In den Millionen von Jahren, die folgten, schlossen sich zahlreiche der Staubkörner zu noch größeren Strukturen zusammen, bis rund um die junge Sonne schließlich Planeten entstanden.

Die Grundstoffe für das Leben
Alle organischen Verbindungen, die auf den Oberflächen der derjenigen Staubkörner synthetisiert worden waren, aus denen die Planeten entstanden, wurden durch die unvermeidbare Hitze während der Planetenentstehung zerstört. Übrig blieben diejenigen Moleküle, die auf den Oberflächen der verbliebenen Staubteilchen, Kleinkörpern oder eisigen Kometenkernen entstanden waren. Einem Modell für die Entstehung des Lebens zufolge waren es diese kleineren Körper, welche chemische Grundlage für die Entstehung von Leben auf unserem Heimatplaneten schufen. Sobald die Erdoberfläche ausreichend abgekühlt war, sodass sich flüssiges Wasser bilden konnte, hätten Kleinkörper, die auf die Erde auftragen, organische Moleküle auf die Erde getragen. Einige davon, deren Meteoriten zufällig in kleinen, warmen Teichen gelandet wären, hätten als Ausgangsstoffe für das erste Leben auf der Erde gedient.

Um die frühen chemischen Vorgänge in unserem Sonnensystem verstehen zu können, muss bekannt sein, wie derartige Reaktionen im Prinzip ablaufen. Benötigen bestimmte Reaktionen zum Beispiel eine bestimmte Aktivierungsenergie, um ablaufen zu können? Welche Stoffe entstehen bei einer gegebenen Reaktion? Die Antworten auf diese und ähnliche Fragen entscheiden, welche Reaktionen unter welchen Bedingungen im frühen Sonnensystem ablaufen konnten. Sie sind der Schlüssel für eine realistische Rekonstruktion der chemischen Zusammensetzung des frühen Sonnensystems.

Datenknappheit für Tieftemperatur-Reaktionen auf Oberflächen
Leider gibt es nicht annähernd genügend Daten zu solchen Reaktionen. Stattdessen widmet sich ein wesentlicher Teil der chemischen Forschung der Untersuchung solcher Reaktionen in der Gasphase, in der die Atome und Moleküle frei schweben, kollidieren und Verbindungen eingehen. Aber die entscheidenden chemischen Reaktionen im Weltraum, die notwendig sind, um größere organische Moleküle zu bilden, finden unter ganz anderen Bedingungen statt – nämlich auf der Oberfläche von Staubkörnern, und bei tiefen Temperaturen.

Das ändert sogar die grundlegende Physik der Situation: Gehen Atome oder Moleküle eine Bindung ein, wird Energie freigesetzt. Kann diese Energie nicht an die Umwelt weitergegeben werden, wird das neue Molekül unter Umständen sehr schnell zerstört. Das verhindert, dass bestimmte Arten von Molekül in der Gasphase überhaupt entstehen. Auf einer Oberfläche oder in einem Medium kann solche Energie von der zusätzlich vorhandenen Umgebungsmaterie aufgenommen werden. Damit sind die Bedingungen für bestimmte Arten von Reaktionen, die Schritt für Schritt komplexe Moleküle bilden, unter solchen Verhältnissen viel günstiger.

Henning und Krasnokutskiy entwickelten eine elegante Methode für die Messung der Energetik solcher Reaktionen. Ihre Modelle der kosmischen Staubteilchen-Laboratorien sind winzige Heliumtröpfchen von wenigen Nanometern Größe, die in einem Hochvakuum umherschweben. Die an der Reaktion beteiligten Atome oder Moleküle werden als Gase in die Vakuumkammer geleitet. Dabei werden allerdings so kleine Mengen verwendet, dass die Heliumtropfen mit größter Wahrscheinlichkeit entweder ein einziges Molekül von jeder benötigten Art oder aber gar keines aufnehmen – auf keinen Fall jedoch mehrere. Die Heliumtröpfchen fungieren dabei als Medium das, ähnlich wie die Oberfläche eines Staubkorns, Reaktionsenergie absorbieren kann. Damit können Reaktionen unter ähnlichen Bedingungen wie im frühen Sonnensystem stattfinden. (Einige Unterschiede bestehen weiterhin – beispielsweise kann die Oberfläche eines Staubkorns auch eine katalytische Wirkung haben.)

Nanotropfen als Messgeräte
Darüber hinaus verwendeten die beiden Astronomen die Helium-Nanotropfen als Energiemessgeräte (Kalorimeter). Wenn Reaktionsenergie in den Tropfen freigesetzt wird, verdunsten einige der Heliumatome in einer vorhersagbaren Weise. Der verbleibende Tropfen ist nun kleiner als zuvor, und dieser Größenunterschied kann auf verschiedene Weisen gemessen werden: zum einen mit einem Elektronenstrahl (ein größerer Tropfen ist einfacher zu treffen als ein kleiner!), zum anderen durch eine präzise Messung des durch die Heliumtröpfchen an den Wänden der Vakuumkammer erzeugten Drucks (größere Tropfen erzeugen einen höheren Druck als kleinere).

Die beiden Astronomen konnten dabei die Genauigkeit erhöhen, indem sie ihr Verfahren mit gut untersuchten chemischen Reaktionen kalibrierten. Insgesamt bietet die neue Methode eine elegante neue Möglichkeit, den Entstehungsweg komplexer organischer Moleküle im Weltraum zu untersuchen. Das sollte es Forschern ermöglichen, mit größerer Sicherheit anzugeben, auf welche Ausgangsstoffe die Entstehung des Lebens auf der Erde zurückgreifen konnte.

Die ersten Messungen mit der neuen Technik bestätigen einen Trend, der bereits in anderen Experimenten der jüngeren Vergangenheit sichtbar wurde: Auf Oberflächen mit niedrigen Temperaturen sind Kohlenstoffatome überraschend reaktionsfreudig. Die Forscher stellten fest, dass eine überraschend hohe Anzahl – fast ein Dutzend – Reaktionen mit Kohlenstoffatomen barrierefrei verlaufen. Diese Reaktionen benötigen keine Energiezufuhr, um in Gang zu kommen, und können daher auch bei sehr niedrigen Temperaturen ablaufen. Offensichtlich führt die Kondensation von atomarem Gas auf Staubteilchen bei niedrigen Temperaturen so gut wie automatisch zur Bildung einer großen Vielfalt an organischen Molekülen.

Diese Vielfalt bedeutet aber auch, dass die Moleküle jeder einzelnen Spezies sehr selten sein werden. Das könnte zur Folge haben, dass Astronomen die Menge an organischen Molekülen im Weltraum drastisch unterschätzen. Um Häufigkeiten zu schätzen, werden mit Hilfe astronomischer Beobachtungen die „optischen Fingerabdrücke“ (Spektrallinien) jeder Molekülart gesondert gemessen. Darüber hinaus können unter solchen Bedingungen auch die charakteristischen Spektraleigenschaften der Moleküle (allgemeiner: von spezifischen Funktionsgruppen, die jeweils in einer Reihe unterschiedlicher Moleküle vorkommen) leicht verändert sein. Insgesamt würden Astronomen mithilfe der üblichen Spektralanalyse kaum Moleküle nachweisen – und doch könnte direkt unter der Nachweisgrenze eine komplexe Welt von Molekülen existieren, die ein erhebliches Reservoir an organischem Material darstellt.

Hintergrundinformationen
Die hier beschriebenen Forschungsergebnisse sind veröffentlicht als Henning, Th. & S. A. Krasnokutskiy 2019, “Experimental Characterization of the Energetics of Low-temperature Surface Reactions” in der Fachzeitschrift Nature Astronomy.

Journal article

• Thomas K. Henning and Serge A. Krasnokutski: Experimental characterization of the energetics of low-temperature surface reactions

Der Beitrag Tröpfchen für Tröpfchen kosmische Chemie simulieren erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DFKI GmbH.

13.03.2019 Roboter im Weltraum sind heute meist passive Beobachter oder werden durch den Menschen von der Erde aus gesteuert. Schon bald aber sollen sie eigenständig und über lange Zeiträume hinweg unter den extremen Bedingungen operieren. Um den hohen Anforderungen an die Systeme gerecht zu werden, entwickelt das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstlichen Intelligenz (DFKI) innovative Hardware- und Softwarekonzepte, die es im Rahmen sogenannter Analogmissionen auf der Erde testet. Ihre Forschungsarbeit sowie robotische Weltraumsysteme präsentieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom 1. bis 5. April 2019 am DFKI-Stand (Halle 2, Stand C59) auf der Hannover Messe.
In künftigen Weltraummissionen werden Roboter für immer komplexere Aufgaben eingesetzt: Auf fremden Planeten sollen sie in schwer zugängliche Gebiete wie Höhlen und Krater vordringen oder Infrastruktur für zukünftige Basislager aufbauen, im Orbit Wartungs- und Reparaturarbeiten an Satelliten vornehmen oder Weltraumschrott aus der Erdumlaufbahn entfernen. Dabei ist die Fernsteuerung der Systeme von der Erde aus allein aufgrund der verzögerten Kommunikation zu weit entfernten Himmelskörpern nicht praktikabel. Aus diesem Grund müssen zukünftige Weltraumroboter zu selbstständig handelnden Akteuren werden.

Zukunftsweisendes Design: KI-basierte Autonomie und multifunktionale Morphologien
Das DFKI Robotics Innovation Center unter Leitung von Prof. Dr. Dr. h.c. Frank Kirchner entwickelt autonome Robotertechnologien für den Weltraumeinsatz, die dank einer Vielzahl unterschiedlicher Sensoren ihre Umwelt umfassend wahrnehmen können. Für die Umgebungserfassung, Lokalisierung und Bewegungsplanung der Systeme setzen die Bremer Forscherinnen und Forscher zudem auf Methoden und Algorithmen der Künstlichen Intelligenz, z.B. maschinelle Lernverfahren. Diese ermöglichen es den Robotern nicht nur, eigenständig zu handeln und Entscheidungen zu treffen, sondern auch aus dem eigenen Verhalten zu lernen. Nur so ist ein Einsatz im Rahmen planetarer und orbitaler Missionen über längere Zeiträume und ohne Eingreifen des Menschen möglich.

Um auf fremden Planeten auch in schwieriges und wissenschaftlich besonders interessantes Terrain vordringen zu können, entwerfen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler innovative, hochkomplexe und biologisch inspirierte Mobilitäts- und Morphologie-Konzepte: von vielgliedrigen Laufrobotern über hybride Systeme, die über Bein-Rad-Konstruktionen verfügen, und schreitfähigen Rovern mit aktivem Fahrwerk bis hin zu aufrechtgehenden und kletternden Systemen in menschenähnlicher Gestalt. Aufgrund ihrer Modularität und Rekonfigurierbarkeit lassen sich diese Systeme flexibel an unterschiedliche Bedingungen und Aufgabenstellungen anpassen. So sind sie in der Lage, allein, in robotischen Teams oder in Zusammenarbeit mit dem Menschen anspruchsvolle Weltraummissionen zu absolvieren.

Intuitive Teleoperationstechnologien und Mensch-Roboter-Kollaboration
Die autonomen Roboter sollen im Bedarfsfall auch von der Erde oder dem Raumschiff aus fernsteuerbar sein. Insbesondere bei Aufgaben, die ein hohes Maß an Flexibilität erfordern, kann es notwendig sein, dass der Mensch in die Mission eingreift. Die DFKI-Forscherinnen und Forscher entwickeln dafür neuartige Teleoperationstechnologien, die sich durch eine intuitive Bedienung auszeichnen. So kann die Fernsteuerung z.B. über einen Leitstand mithilfe eines tragbaren Exoskeletts erfolgen, das Kraftrückkopplung ermöglicht. Auf diese Weise spürt der menschliche Operator, wenn das System auf ein Hindernis trifft, und hat so das Gefühl, Teil des Geschehens zu sein.

Künftig sollen Roboter und Astronauten im Weltraum auch direkt zusammenarbeiten, z.B. beim Aufbau von Infrastruktur. Hierbei setzt der DFKI-Forschungsbereich auf unterschiedliche Grade der Autonomie: Je nach Komplexität der Aufgabenstellung kann der Roboter mehr oder weniger autonom agieren. Der Astronaut greift ein, wenn der Roboter nicht weiterkommt und bringt ihm neue Verhaltensweisen bei.

Für eine gelingende Zusammenarbeit erforschen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zudem neue Verfahren der Intentionsanalyse und -erkennung, mit denen sich z.B. anhand physiologischer Daten die Gefühlslagen und Zustände des Menschen erfassen und in die Handlungsplanung bzw. die Handlungsoptimierung des Roboters integrieren lassen.

Raus aus dem Labor: Bewährungsprobe für autonome Weltraumroboter
Um sicherzustellen, dass die neuen Technologien unter den rauen Umgebungsbedingungen auf Mars oder Mond wie geplant funktionieren, werden diese auch außerhalb des Labors unter möglichst realistischen Bedingungen in sogenannten Analogmissionen getestet. So begaben sich Wissenschaftler des DFKI und der Universität Bremen Ende 2016 in die marsähnliche Wüste des US-Bundestaats Utah, um eine komplette Missionssequenz zu simulieren und die Fähigkeiten der Rover SherpaTT und Coyote III auf die Probe zu stellen. Ziel der Mission war es, im heterogenen Roboter-Team eine logistische Kette zu errichten, um autonom die Umgebung zu erkunden und Bodenproben zu nehmen. Für die Kontrolle der Mission nutzten die Wissenschaftler einen Leitstand in Bremen, der per Satellitenlink eine Kommunikationsverbindung zu den Robotern in Utah aufbaute. Per Exoskelett gelang es einem Operator, die Systeme aus über 8.300 km Entfernung intuitiv zu steuern.

Im November 2017 führte eine zweiwöchige Feldtestkampagne DFKI-Forscher auf die Kanareninsel Teneriffa. Dort testeten sie neuentwickelte Algorithmen zur (teil-)autonomen Exploration von schwer zugänglichem Gelände, die es den Robotern CREX und Asguard IV ermöglichten, die für die Raumfahrtforschung hochinteressanten Lavahöhlen auf der Insel zu erkunden. Zuletzt – von November bis Dezember 2018 – stellten die Bremer Forscher zusammen mit europäischen Partnern für den Weltraumeinsatz entwickelte Software in der marokkanischen Wüste auf die Probe. Als robotische Testplattform diente erneut der hybride Schreit- und Fahrrover SherpaTT des DFKI, der dank der neuen Software eine Strecke von über 1,4 km durch die von weiten Ebenen, aber auch steilen Hängen und Schluchten geprägten Landschaft zurücklegte.

Technologietransfer: Weltraumtechnologien für lebensfeindliche Erdanwendungen
Robotertechnologien für den Weltraum verfügen über ein enormes Transferpotenzial: Die auf unwegsames Gelände spezialisierten Systeme eignen sich auch für den Einsatz in extremen und lebensfeindlichen Umgebungen auf der Erde, z.B. in der Tiefsee oder in kontaminierten Gebieten. Um die notwendige Autonomie und damit die Handlungsfähigkeit zu erreichen, müssen Roboter dort ganz ähnliche Anforderungen erfüllen, insbesondere hinsichtlich ihrer Mobilität, Robustheit und Lernfähigkeit.

So gelang es den Bremer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler u.a. bereits, den Roboter SherpaTT für ein Tiefsee-Szenario weiterzuentwickeln, bei dem dieser als autonomer Unterwasser-Rover zur nachhaltigen Ressourcengewinnung oder zur Überwachung und Inspektion von Tiefsee-Anlagen einsetzbar ist. Zudem statteten sie den Mikro-Rover Coyote III mit einem Gassensor aus, so dass er in einem Katastrophenszenario selbstständig und ohne Gefährdung von Menschenleben ein schwer zugängliches Gebäude erkunden und austretendendes Gas aufspüren kann.

Der Beitrag DFKI zeigt neue Weltraumroboter erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, The Planetary Society.

Am 25. April 2015 erreicht die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 19:46 MESZ erneut die Apoapsis – den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystem. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,16 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 216. Umlauf um den Ringplaneten beginnen. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von lediglich 0,3 Grad auf. Aufgrund dieser geringen Neigung der Flugbahn der Raumsonde gegenüber der Ringebene kann gegenwärtig unter anderem das vertikale Strukturprofil der verschiedenen Ringe des Saturn eingehender untersucht werden.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, sind während dieses 21 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 215“ lautet, insgesamt 37 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Zusätzlich stehen auch mehrere Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler. Den Höhepunkt des jetzt beginnenden Saturnumlaufs stellt ein für den 8. Mai 2015 vorgesehener naher Vorbeiflug an dem größten dieser derzeit 62 bekannten Monde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Das erste Beobachtungsziel: Der E-Ring
Etwa zwei Stunden nach dem Beginn des neuen Umlaufs wird die ISS-Kamera zunächst Teilbereiche des diffusen E-Rings des Saturn abbilden, welcher sich aus Staubpartikeln und Eis zusammensetzt. Gespeist wird dieser Ring in erster Linie durch Material, welches durch die kryovulkanische Aktivität des Saturnmondes Enceladus in das Weltall befördert wird (Raumfahrer.net berichtete). Durch die bei diesen Beobachtungen gegebenen Beleuchtungsverhältnisse lassen sich speziell die in dem Ring enthaltenen Staubteilchen besonders gut untersuchen.

Wetterbeobachtung auf dem Saturn
Die darauf folgende Beobachtungskampagne hat die Atmosphäre des Saturn zum Ziel. Hierbei soll die Weitwinkelkamera des ISS-Instruments den Ringplaneten abbilden und dabei nach markanten Wolkenformationen in dessen Atmosphäre Ausschau halten. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten und deren Positionsveränderungen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ‚Sturmbeobachtungskampagne‘ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ‚Großwetterlage‘ auf dem Saturn dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Planeten um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum Ende des jetzt beginnenden Saturnumlaufs sind sieben weitere derartige Beobachtungen vorgesehen.

Der Mond Titan und astrometrische Beobachtungen
Ab dem 2. Mai wird die ISS-Kamera dann vermehrt auf den Titan ausgerichtet sein und diesen aus unterschiedlichen Entfernungen abbilden. Auch hierbei gilt das Interesse der an diesen Beobachtungen beteiligten Wissenschaftler zunächst in erster Linie der Dokumentation des dortigen aktuellen Wettergeschehens.

Zwischenzeitlich sind für den 3., den 4. und den 6. Mai zudem diverse sogenannte ‚astrometrische Beobachtungen‘ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde geplant. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Parameter von deren gegenwärtigen Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Derartige Messungen sind unter anderem dazu dienlich, um den Masseschwerpunkt innerhalb des komplexen Saturnsystems zu ermitteln und fortlaufend zu präzisieren.

Der Titan-Vorbeiflug T-111
Am 8. Mai steht dann der Höhepunkt dieses 216. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 00:50 MESZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,7 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 2.721,5 Kilometern passieren. Die mit diesem mittlerweile 112. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-111“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung. Neben dem ISS-Kamerasystem sollen dabei in erster Linie zwei weitere Instrumente von Cassini – das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) und das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS) – genutzt werden, um die Oberfläche und die Atmosphäre des Titan zu untersuchen sowie um ein Temperaturprofil der abgebildeten Regionen zu erstellen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird dann auch das VIMS die wissenschaftlichen Beobachtungen dominieren. Das Instrument soll dabei unter anderem verschiedene Oberflächenstrukturen wie die Umgebung der Bereiche Hotei Regio und Xanadu abbilden. In der Region Xanadu konnten während der letzten Jahre diverse ausgedehnte Dünengebiete, Berge, Täler und Flussbetten beobachtet werden, welche wohl zeitweise mit flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllt sind.

Nach dem Passieren des Titan wird das CIRS-Instrument speziell die südliche Hemisphäre dieses Mondes untersuchen und dabei unter anderem die Verteilung der dort befindlichen Dunstschleier und Aerosole ermitteln. Diese Daten sollen dabei helfen, ein besseres Verständnis für die Mechanismen zu erhalten, welche zur Bildung eines gegenwärtig über dem Titan-Südpol gelegenen Sturmgebietes geführt haben. Des weiteren soll ein Temperaturprofil von der Nachtseite des Titan erstellt werden.

Periapsis
Ebenfalls noch am 9. Mai 2015 wird Cassini schließlich um 20:03 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 216, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 187.910 Kilometern nahe der Umlaufbahn des Mondes Mimas passieren.

Die hierbei geplanten Beobachtungen, bei denen auch erneut das CIRS-Instrument zum Einsatz kommen soll, werden sich auf verschiedene der größeren, inneren Monde des Saturn konzentrieren. Die Monde Dione, Tethys und Enceladus werden sich dabei in größeren Entfernungen von 525.000 Kilometern, 325.000 Kilometern und 360.000 Kilometern zu der Raumsonde befinden. Der deutlich kleinere Mond Polydeuces wird dagegen am 10. Mai um 03:12 MESZ in einer Entfernung von lediglich rund 34.000 Kilometern passiert. Trotzdem wird dieser lediglich etwa drei bis vier Kilometer durchmessende Mond auch auf den am höchsten aufgelösten Aufnahmen der ISS-Kamera, welche aus einer Distanz von 45.000 Kilometern angefertigt werden sollen, lediglich einen Durchmesser von etwa elf Pixeln einnehmen.

Die Monde Kiviuq und Paaliaq
Am 10. Mai wird sich die ISS-Kamera zudem auf einen der kleineren, äußeren Saturnmonde – den Mond Kiviuq – richten. Mit einer scheinbaren Helligkeit von lediglich 22,0 mag handelt es sich bei diesem rund 16 Kilometer durchmessenden und erst im Jahr 2000 entdeckten Mond um ein äußerst lichtschwaches Objekt, welches von der Erde aus nur extrem schwierig zu beobachten ist.

Im Rahmen dieser rund zehn Stunden andauernden Kampagne soll Kiviuq aus einer Entfernung von etwa 9,85 Millionen Kilometern mehrfach mit der ISS-Kamera abgebildet werden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen wollen die beteiligten Wissenschaftler die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die daraus abzuleitende Rotationsperiode dieses Mondes sowie die Ausrichtung von dessen Rotationsachse noch besser als bisher bestimmen.

Eine vergleichbare Beobachtungskampagne wird am 18. Mai den ebenfalls im Jahr 2000 entdeckten und etwa 22 Kilometer durchmessenden Mond Paaliaq zum Ziel haben. Die bisherige Messungen von Cassini führten zu dem Resultat, dass Paaliaq für eine vollständige Drehung um seine Rotationsachse einen Zeitraum von etwa 18 Stunden und 49 Minuten benötigt.

Weitere Beobachtungen des Saturn
Zwischen diesen beiden Beobachtungskampagnen werden die ISS-Kamera, das CIRS, das VIMS und ein weiteres Instrument – das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS) – mehrfach auf den Saturn gerichtet sein. Neben allgemeinen Atmosphärenuntersuchungen soll hierbei versucht werden, dort eventuell zu diesem Zeitpunkt in der Südpolregion auftretende Polarlichter abzubilden.

Am 19. Mai 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 06:31 MESZ in einer Entfernung von rund 2,5 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 216. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 217 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Des weiteren werden in Entfernungen von mehreren 10.000 Kilometern verlaufende Vorbeiflüge an den inneren Monden Telesto und Hyperion erfolgen.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden (Raumfahrer.net berichtete).

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Raumsonde Cassini beginnt den Saturnumlauf Nummer 215 (28. März 2015)
• Hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus? (12. März 2015)
• Raumsonde Cassini: Der Saturnumlauf Nummer 214 (26. Februar 2015)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Raumsonde CASSINI
• Planet Saturn
• Saturnmond Titan

Verwandte Internetseiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
• CICLOPS (engl.)

Der Beitrag Raumsonde Cassini: Der Saturnumlauf 216 beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: almaobservatory.org, sciencedaily.com.

Bei dem Stern HD107146 handelt es sich um einen jungen, sonnenähnlichen Stern vom G2-Typ in einer Entfernung von etwa 90 Lichtjahren und mit einer Masse von 109% der Sonnenmasse. Von der Erde aus betrachtet steht er im Sternbild Coma Berenices. Er kann nicht mit bloßem Auge gesehen werden. Weiterhin repräsentiert er mit einem Alter von etwa 100 Millionen Jahren eine Entwicklungsphase, in der das System von seiner Frühphase in ein stabiles Stadium übergeht, in der sich bereits Planeten geformt haben und nun ihre Umlaufbahnen einnehmen, in denen sie später ihren Stern umkreisen. Die Planeten haben sich aus den Resten der Materie gebildet, die bei der Sternentstehung übrig geblieben sind und die nun in einer so genannten Akkretionsscheibe den jungen Stern umkreisen. Ist die Planetenbildung abgeschlossen, ist der Staub in den inneren Bereichen des Systems verschwunden. Frühere Computersimulationen legen aber nahe, dass er in den äußeren Bereichen eines Sonnensystems zunimmt. Grund dafür ist die Entstehung von Körpern in der Größe des Pluto, die kleinere Körper durch ihre gravitative Beeinflussung dazu bringen, zusammenzustoßen und so zur Bildung dieses Staubs beitragen. Genau dieser Umstand ist nun durch die Untersuchungen bestätigt worden. Die Forscher stießen bei ihren Beobachtungen auf einen Anstieg der Konzentration millimetergroßen Staubs in den äußeren Bereichen des Systems. Die Region verstärkten Staubvorkommens beginnt demnach in einer Entfernung von etwa 13 Milliarden Kilometern vom Stern. Das ALMA-Teleskop in der Atacama-Wüste in Chile besteht aus 66 Präzisionsantennen, die in einem Areal in einer Höhe von über 5000 Metern. Sie dienen Beobachtungen in einem Wellenlängenbereich von 0,32 bis 3,6 Millimetern, einem Grenzbereich zwischen Infrarot- und Radiostrahlung. Damit können Objekte untersucht werden, die zu den kältesten im Universum gehören, so z.B. alte und weit entfernte Galaxien im Universum oder eben Gas- und Staubregionen, aus denen neue Sterne entstehen.

Der Artikel von Ricci et al.
ALMA observations of the debris disk around the young Solar Analog HD 107146

Verwandte Themen bei Raumfahrer.net:

• ALMA-Teleskop enthüllt Details der Planetenentstehung
• ALMA löst Rätsel der Planetenentstehung

Diskutieren Sie mit:

• Exoplaneten

Der Beitrag Ein Schwarm plutogroßer Körper erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, Arxiv.org. Vertont von Peter Rittinger.

Die erste vorgelegte Arbeit stammt von Jason Steffen vom Zentrum für Teilchenastrophysik (Fermilab) in Batavia (USA) sowie Wissenschaftlern verschiedener Observatorien und astrophysikalischer Einrichtungen in den USA und listet 27 Exoplaneten in 13 Systemen auf. Die zweite Veröffentlichung entstand unter Leitung von Ji-Wei Xie, der gleichermaßen an der Nanjing-Universität in China und der Universität Toronto (Kanada) tätig ist und enthält 24 Transitplaneten in 12 Systemen. Einige Planeten kommen in beiden Studien vor.

Beide Studien werden noch geprüft. Danach würde die Zahl der auf der Grundlage von Daten, die mit dem NASA-Weltraumteleskop Kepler gewonnen wurden, entdeckten Exoplaneten auf 116 in 67 verschiedenen Planetensystemen anwachsen.

Die Volumina der neu entdeckten Planeten reichen von etwa Erdgröße bis zu Körpern mit dem etwa siebenfachen Radius unseres Heimatplaneten. Allerdings liegen ihre Bahnen sehr nah an ihrem jeweiligen Stern, so dass die Temperaturen auf ihren Oberflächen sehr hoch sein müssen.

Zum Nachweis der Planeten bzw. der Tatsache, dass sich mehrere Planeten im selben System befinden, wurde eine Methode verwendet, welche Variationen in den einzelnen Transits berücksichtigt (Transit Timing Variations). Diese Methode lässt sich vor allem dann gut anwenden, wenn Stern und Planeten ein vergleichsweise dicht gepacktes System bilden. Dann nämlich beeinflussen sich auch die Planeten untereinander messbar. Einmal wird ein gerade von uns aus gesehen vor seinem Stern vorbeiziehender Planet durch einen „hinter“ ihm laufenden etwas gebremst, so dass der Transit etwas später beginnt. Ein anderes Mal, läuft der Planet voraus und sorgt mit seiner Gravitation für einen zeitigeren Beginn des nächsten Transits.

Mit dieser mathematischen Modellierung haben beide Teams sogar Vermutungen angestellt, welche Planeten es noch in den betrachteten Systemen geben müsste, um weitere Verzögerungs- und Beschleunigungsphasen erklären zu können. Daraus würden sich 21 weitere Planeten ergeben, die in einem ähnlichen Größenbereich wie die jetzt entdeckten lägen.

Um eine derartige Auswertungsmethode verwenden zu können, müssen vergleichsweise viele Orbits eines Exoplaneten abgewartet werden, damit man ausreichend Transitzeiten zur Verfügung hat. Deshalb gehören die vorgelegten Daten ausschließlich zu Planeten mit geringem Abstand zu ihrem Stern. Weitere Daten könnten hier noch für manche Überraschung sorgen.

Diskutieren Sie mit:

• Exoplaneten-Thema ab 25.08.2012

Originalveröffentlichungen:

• Transit Timing Observations from Kepler: VII. Con rmation of 27 planets in 13 multiplanet systems via Transit Timing Variations and orbital stability
• Transit Timing Variation of near-resonant KOI Pairs: Confirmation of 12 Multiple Planet Systems

Der Beitrag 41 neue Kepler-Exoplaneten bestätigt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.