Quelle: Universität Bonn 23. Mai 2024.

23. Mai 2024 – Heute veröffentlicht das Euclid-Projektkonsortium die ersten wissenschaftlichen Publikationen zu Beobachtungen mit dem Euclid-Weltraumteleskop. In einer ersten frühen Beobachtungsphase konnten bereits einige wissenschaftlich spektakuläre Ergebnisse erzielt werden. Diese geben einen Vorgeschmack auf die beispiellosen Fähigkeiten des Teleskops, welches im Verlauf der nächsten Jahre eine der genauesten Karten der zeitlichen Entwicklung unseres Universums erstellen soll. Alle fünfzehn Publikationen werden ab morgen auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht. Nach Abschluss der fachlichen Begutachtung erscheinen sie dann auch in einer Sonderausgabe der Fachzeitschrift “Astronomy & Astrophysics”.

Die Entdeckung freifliegender, frisch geborener Planeten, die Untersuchung der Kugelsternhaufen-Population nahegelegener Galaxien, die Entdeckung neuer leuchtschwacher Galaxien und Zwerggalaxien in nahen Galaxienhaufen, die Verteilung der Dunklen Materie und der leuchtenden Materie zwischen den Galaxien von Galaxienhaufen und die Untersuchung weit entfernter, mittels Gravitationslinsen vergrößerter Galaxien werden in einer Serie von zehn Veröffentlichungen beschrieben. Zeitgleich mit diesen ersten wissenschaftlichen Ergebnissen veröffentlicht das Euclid-Konsortium heute in fünf weiteren umfangreichen Artikeln die technischen Grundlagen der Mission. Diese zeigen die herausragenden Qualitäten von Euclid und werden auf Jahre hinaus als Referenz für die Analyse der Euclid-Daten dienen.

Alle Veröffentlichungen wurden im Vorfeld bereits im Konsortium gesichtet und diskutiert, um schon vor dem Einreichen zur Begutachtung durch eine Fachzeitschrift ein homogenes Bild und ein einheitlich hohes Qualitätsniveau jeder Publikation sicherzustellen. Das Euclid-Konsortium betreibt zu diesem Zweck ein eigenes Editorial Office, welches unter dem Vorsitz von Prof. Peter Schneider am Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) der Universität Bonn angesiedelt ist. Die koordinierte zeitgleiche Einreichung von fünfzehn Artikeln mit zum Teil mehr als eintausend Autoren stellte eine besondere Herausforderung dar. Patrick Simon, der das Editorial Office operativ betreut, freut sich: “Mit diesem Satz von Publikationen präsentiert sich Euclid endgültig der breiten wissenschaftlichen Öffentlichkeit. Die Referenzpublikationen geben eine umfassende Beschreibung aller Aspekte der Mission, und die erste Analyse der Daten zeichnet ein beeindruckendes Bild vom wissenschaftlichen Potenzial Euclids.”

Referenzpublikationen
Ein Überblick-Artikel beschreibt die wissenschaftlichen Ziele der Euclid-Mission, die technischen Einzelheiten des Satelliten, den Beobachtungsplan, die Datenprodukte, die Pläne zur Datenanalyse und die erwarteten Resultate. Dieser Artikel stellt die Referenz für alle dar, die an den Euclid-Daten und den wissenschaftlichen Ergebnissen interessiert sind. Yannick Mellier, Leiter des Euclid-Konsortiums, unterstreicht: “Diese Arbeit fasst all die herausragenden Ergebnisse der mehr als zehnjährigen Entwicklungszeit zusammen. Euclid übertrifft bereits jetzt unsere Erwartungen und wird die Erforschung nicht nur des dunklen Universums, sondern beinahe aller Bereiche der Astronomie an vorderster Front vorantreiben.”

Drei Veröffentlichungen beschreiben detailliert die Spezifikationen, das Design, die Entwicklung und die Aufgaben der wissenschaftlichen Instrumente von Euclid. Die VIS-Kamera (für “visual” = ”sichtbar”) ist eine 609-Megapixel-Kamera, die im sichtbaren Licht arbeitet; das NISP-Instrument (für “nah-infrarot Spektrometer und Photometer”) bildet infrarotes Licht in mehreren Wellenlängenbereichen ab und kann zudem spektroskopisch beobachten. Die Kombination dieser beiden Kameras stellt die Kernkompetenz von Euclid dar. Erste Tests haben gezeigt, dass beide Instrumente die Erwartungen voll erfüllen. Sie werden über die kommenden Jahre exzellente Daten liefern, um die großskaligen Strukturen im Universum und ihre Entwicklung abzubilden. Dies soll beispielsweise helfen, die Natur der Dunklen Energie weiter zu erforschen oder die Gültigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie bei großen Entfernungen zu testen.

Die fünfte Publikation beschreibt den “Flagship”-Galaxienkatalog, einen simulierten Katalog von Milliarden von Galaxien. Dieser basiert auf der Flagship-Simulation des Euclid-Konsortiums, der größten jemals ausgeführten kosmologischen Simulation. Ursprünglich entwickelt, um im Vorfeld des Missionsstarts die wissenschaftliche Analyse der Euclid-Daten vorzubereiten und zu testen, werden diese Simulationen nun verwendet, um mögliche systematische Messfehler in den Daten zu identifizieren und zu korrigieren.

Erste wissenschaftliche Bilder, Analysen und Publikationen
In den ersten Monaten der Euclid-Mission, noch während der Test- und Einrichtungsphase, wurden einige ausgesuchte Ziele beobachtet, welche die Brillanz der Aufnahmen und das vielfältige wissenschaftliche Potenzial der Euclid-Daten demonstrieren sollten. Insgesamt wurden vierundzwanzig Stunden auf diese frühen Beobachtungen verwendet. Fünf Aufnahmen wurden bereits im November 2023 veröffentlicht, einen weiteren Satz veröffentlicht die ESA heute, am 23. Mai 2024.

Das Euclid-Konsortium konnte bereits eine erste wissenschaftliche Analyse einiger dieser frühen Aufnahmen (“Early Release Observations”, ERO) durchführen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden heute der Öffentlichkeit zugänglich gemacht und demonstrieren die breite Vielfalt an astronomischen Untersuchungen, die durch Euclid möglich werden.

Bei den Untersuchungen wurden frei fliegende, gerade erst entstandene Planeten in Sternentstehungsregionen entdeckt; die Struktur ausgewählter Kugelsternhaufen der Milchstraße konnte bis in die äußeren Randbereiche vermessen werden; die detaillierte Morphologie und Zusammensetzung einiger naher Galaxien wurde untersucht; die Verteilung von Kugelsternhaufen im Fornax-Galaxienhaufen konnte mit bislang unerreichter Genauigkeit vermessen werden. Die Untersuchung des nahen Perseus-Galaxienhaufens führte zu einer Verdoppelung der bekannten Zwerggalaxien und zur Entdeckung, dass Sterne und Kugelsternhaufen im freien Raum zwischen den Galaxien mit einem Drittel zur Leuchtkraft des Haufens beitragen. Die Beobachtung zweier Gravitationslinsenhaufen führte nicht nur zur Entdeckung stark verzerrter Hintergrundobjekte, sondern auch zur Identifikation von neunundzwanzig Kandidaten für Galaxien aus der frühesten Epoche unserers Universums.

“Die Leistungsfähigkeit von Euclid zeigt sich in der Kombination aus dem außerordentlich großen Bildfeld, der sehr stabilen Optik und der breiten spektralen Abdeckung vom Optischen bis ins Nah-Infrarote. Das erlaubt es uns, die unterschiedlichsten Objekte und Skalen in einer einzigen Aufnahme einzufangen. Die ERO geben nur einen kleinen Vorgeschmack auf die zu erwartenden Ergebnisse der Euclid-Mission”, betont Reiko Nakajima vom AIfA der Universität Bonn, die als Instrument-Wissenschaftlerin verantwortlich für die Bildqualität des optischen VIS-Instruments ist. Tatsächlich konnten all diese spektakulären Beobachtungen bereits innerhalb eines kurzen Zeitraumes gemacht werden, der weniger als 0,1% der gesamten geplanten Beobachtungszeit von Euclid ausmacht.

Alle fünfzehn Publikationen werden ab morgen auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht. Nach Abschluss der fachlichen Begutachtung erscheinen sie dann auch in einer Sonderausgabe der Fachzeitschrift “Astronomy & Astrophysics”. Die ERO-Aufnahmen werden zusammen mit den Originaldaten von der ESA zum Download bereitgestellt.

Zukünftige geplante Meilensteine der Euclid-Mission
Die nächsten geplanten Datenveröffentlichungen des Euclid-Konsortiums werden die Kernziele des Projekts zum Inhalt haben: Ein erster öffentlicher Zugang zu den regulären wissenschaftlichen Daten wird mit einem “Quick Release” im Frühjahr 2025 möglich; die Daten des ersten Jahres des regulären Beobachtungsprogramms, der am Ende ein Drittel des gesamten Himmels abdecken wird, sollen im Somer 2026 öffentlich werden. In weiteren Datenreleases in den Folgejahren werden dann sukzessive die jeweiligen Projektfortschritte öffentlich zugänglich gemacht, bis zur Vollendung des nominellen Beobachtungsprogramms im Jahr 2031.

Das Euclid-Konsortium
Das Euclid-Konsortium verantwortet zusammen mit der Europäischen Weltraumagentur (ESA) die Planung, den Bau und den Betrieb des Weltraumteleskops Euclid. Ziel des Projekts ist die Kartierung der dunkelsten Regionen des Himmels über einen Zeitraum von sechs Jahren hinweg. Die umfassenden Daten sollen insbesondere neue Einblicke in die Natur der Dunklen Energie und der Dunklen Materie geben. Das Teleskop wurde am 1. Juli 2023 erfolgreich in den Weltraum gestartet und hat nach einer gut halbjährigen Einrichtungsphase am 14. Februar 2024 mit seinem regulären Beobachtungsprogramm begonnen.

Das Euclid-Konsortium setzt sich aus mehr als 2600 Mitgliedern zusammen, darunter mehr als 1000 aktive Wissenschaftler aus über 300 Forschungsinstituten in 15 europäischen Ländern sowie in Japan, Kanada und den USA.

Übersicht der Referenz- und ERO-Publikationen:
https://www.euclid-ec.org/science/publications/

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Quelle: MPE 23. Mai 2024.

23. Mai 2024 – Heute veröffentlicht die ESA-Weltraummission Euclid fünf neue, spektaktuläre Ansichten des Universums. Die noch nie zuvor gezeigten Bilder zeigen, dass Euclid in der Lage ist, die Geheimnisse des Kosmos zu entschlüsseln, und ermöglichen es den Wissenschaftlern, nach fremden Planeten zu suchen, Galaxien mit dem Gravitationslinseneffekt zur Untersuchung geheimnisvoller Materie zu nutzen und die Entwicklung des Universums zu erforschen. Die neuen Bilder begleiten die ersten wissenschaftlichen Daten der Mission, die ebenfalls heute veröffentlicht wurden, sowie mehrere wissenschaftliche Arbeiten. Im Fokus der ersten Datenanalyse stand unter anderem der Perseus-Galaxienhaufen, bei dem Wissenschaftler unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching das schwache Licht innerhalb des Galaxienhaufens untersuchten.

Im Vorfeld der anstehenden Euclid-Hauptdurchmusterung beobachtete das Weltraumteleskop 17 astronomische Objekte, von nahen Gas- und Staubwolken bis hin zu weit entfernten Galaxienhaufen. Euclid wird die verborgenen, netzartigen Stukturen des Kosmos aufzeichnen, Milliarden von Galaxien in mehr als einem Drittel des Himmels kartieren, erforschen, wie sich unser Universum im Laufe der kosmischen Geschichte entwickelt hat, und die geheimnisvollsten seiner grundlegenden Bestandteile untersuchen: dunkle Energie und dunkle Materie.

Die Bilder sind weit mehr als nur schöne Schnappschüsse. Dank der neuartigen Beobachtungsmöglichkeiten von Euclid enthüllen sie neue physikalische Eigenschaften des Universums, die in einer Reihe von Veröffentlichungen der Euclid-Kollaboration näher erläutert werden (siehe ESA-Pressemitteilung). Euclid erstellte den neuen Katalog an nur einem einzigen Tag und entdeckte dabei mehr als elf Millionen Objekte im sichtbaren Licht und weitere fünf Millionen im Infrarotlicht. Daneben werden in fünf weiteren Arbeiten wichtige Aspekte der Euclid-Mission näher beschrieben.

Euclids Bild des Perseus-Galaxienhaufens wurde vor nur sechs Monaten als eines der ersten Bilder des Weltraumteleskops veröffentlicht. Perseus ist eines der spektakulärsten Objekte in unserer kosmischen Nachbarschaft: Er befindet sich in einer Entfernung von „nur“ 240 Millionen Lichtjahren (bei einer Rotverschiebung von z = 0,018) und ist der hellste Röntgenhaufen. Mit seiner hohen Gesamtmasse von 650 Billionen Sonnenmassen bindet seine Schwerkraft Tausende von Galaxien aneinander.

Zum ersten Mal konnte ein Team angeführt vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik nun auch das diffuse Licht aus dem Perseus-Galaxienhaufen bis in die Randbereiche des Haufens analysieren. „Euclid bietet sowohl die nötige Empfindlichkeit als auch ein großes Gesichtsfeld, um das schwache Licht im Perseus-Haufen aufzufangen,“ sagt Matthias Kluge, Hauptautor der Studie, die nun zusammen mit 14 anderen Arbeiten veröffentlicht wurde. „Dieses Licht ist etwa 100.000-mal schwächer im Infraroten als der dunkelste Nachthimmel auf der Erde. Trotzdem macht es aufgrund seiner großen Ausdehnung rund 20% der Gesamt-Leuchtkraft des Haufens aus.“

Darüber hinaus nutzte das Team die hervorragenden Abbildungseigenschaften von Euclid im sichtbaren Licht – vergleichbar mit denen des Hubble-Weltraumteleskops – um 50.000 frei fliegende Kugelsternhaufen zu entdecken. Die Eigenschaften der Kugelsternhaufen und die bläuliche Farbe des diffusen Lichts deuten auf einen gemeinsamen Ursprung hin: Zum einen stammen sie aus den metallarmen Außenbereichen massereicher Haufengalaxien, die durch die Gezeitenkräfte des Haufens abgestreift wurden. Zum anderen steigt mit zunehmender Entfernung vom Haufenzentrum der Anteil der Zwerggalaxien, die ebenfalls durch die starken Gezeitenkräfte vollständig zerrissen wurden.

In einer weiteren Studie wurden zahlreiche noch existierende Zwerggalaxien im Perseus-Haufen nachgewiesen. Raphael Zöller vom MPE und der LMU war maßgeblich an den Messungen beteiligt: „Euclid befindet sich am zweiten Lagrange-Punkt weit außerhalb der Erdatmosphäre. Dank des dunklen Bildhintergrundes, der exzellenten Bildauflösung und des großen Gesichtsfeldes konnten wir 1100 Zwerggalaxien nachweisen, darunter Hunderte mit viel schwächerer Leuchtkraft als jemals zuvor im Perseus-Galaxienhaufen.“

Hintergrundinformationen
Euclid ist eine Weltraummission der Europäischen Weltraumagentur (ESA) mit Beiträgen der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Im „Cosmic Vision“-Programm der ESA ist es die zweite M-Klasse-Mission.

VIS und NISP wurden von einem Konsortium aus Wissenschaftlern und Ingenieurinnen aus 17 Ländern entwickelt und gebaut, viele aus Europa, aber auch aus den USA, Kanada und Japan. Aus Deutschland beteiligen sich das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg, das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching, die Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München, die Universität Bonn (UB), die Ruhr-Universität Bochum (RUB) sowie die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn.

Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR koordiniert die deutschen ESA-Beiträge und stellt darüber hinaus aus dem Nationalen Raumfahrtprogramm Fördermittel in Höhe von 60 Millionen Euro für die beteiligten deutschen Forschungsinstitute zur Verfügung.

Deutschland ist mit rund 21 Prozent der größte Beitragszahler im ESA-Wissenschaftsprogramm.

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Quelle: DLR 7. November 2023.

7. November 2023 – Die ersten Bilder der europäischen Weltraumsonde Euclid geben Einblick in nahegelegenen Regionen unseres Universums. Nie zuvor hat ein Weltraumteleskop mit Einzelaufnahmen solch große Abschnitte des Himmels mit einer derartigen Bildschärfe abbilden können. „Die ersten Bilder übertreffen unsere Erwartungen – und das ist erst der Anfang“, erklärt Dr. Alessandra Roy, Euclid-Projektleiterin in der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Denn damit hat Euclid bewiesen, dass Sonde, Teleskop und wissenschaftliche Instrumente für die eigentliche Mission bereit sind: die Erforschung der Dunklen Materie und Dunklen Energie im Weltall.

Euclid beobachtet über hundert Mal größere Himmelsbereiche als das James-Webb-Teleskop
Die Erwartungen an Euclid sind groß: In nur sechs Jahren soll die Sonde der Europäischen Weltraumorganisation ESA mehr als ein Drittel des Himmels durchmustern und dabei eine dreidimensionale Karte von der Verteilung der Galaxien im Universum erstellen, die sich über zehn Milliarden Lichtjahre erstreckt. Diese Verteilung ähnelt einem gigantischen kosmischen Netz, in dem Galaxienhaufen durch die Schwerkraft wie an Fäden miteinander verbunden zu sein scheinen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden Teleskop und Instrumente vor allem darauf ausgerichtet, einen möglichst großen Himmelsabschnitt pro Aufnahme erfassen zu können. „Das Auflösungsvermögen von Euclid ist geringer als das des Hubble Space Teleskops“, erläutert Dr. Roy. „Stattdessen ist die die Sonde darauf spezialisiert, Himmelsbereiche zu beobachten, die mehr als hundertmal größer sind als das, was die Infrarotkamera des James-Webb-Teleskops leisten kann.“

Anhand der Aufnahmen wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die bislang unbekannte Natur der Dunklen Materie und Dunklen Energie erforschen. Mit rund 95 Prozent bilden diese beiden Komponenten den Hauptbestandteil des Universums. Die Euclid-Daten sollen die Eigenschaften dieser Bestandteile genau bestimmen, um die derzeitig anerkannte kosmologische Theorie zu verfeinern und gegebenenfalls Abweichungen innerhalb der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erkennen.

Mehr als 50.000 Galaxien in der Aufnahme des Perseus-Galaxienhaufens
Eines der fünf ersten Bilder von Euclid ist eine Aufnahme des Perseus-Galaxienhaufens. Diese Struktur ist eines der massereichsten Objekte im Universum. Röntgenbeobachtungen haben dort das Vorhandensein von Dunkler Materie bereits nachgewiesen. Der Haufen enthält eine riesige Anzahl von Galaxien, die in eine enorme Wolke überhitzten Gases eingebettet sind. Euclid hat in der Aufnahme mehr als 50.000 Galaxien abgebildet, von denen einige noch nie zuvor auf Bildern zu sehen waren. Die Mission wird vor allem die Form der Hintergrundgalaxien erfassen. Anhand von Verzerrung innerhalb dieser Form können Astronominnen und Astronomen die Menge an Dunkler Materie messen, die sich zwischen den Galaxien und dem Sonnensystem befindet.

Die Verzerrung der Form der Hintergrundgalaxien ist ein bekannter Effekt. Er wird durch den Einfluss massereicher Objekte verursacht, die wie Glaslinsen wirken, die sich zwischen den Galaxien und dem Beobachter befinden. Dieses Phänomen wird durch die Allgemeine Relativitätstheorie erklärt und ist als schwacher Gravitationslinseneffekt bekannt. Die Mission wird sich dieses Phänomen zunutze machen und im Rahmen seiner gesamten Durchmusterung die Verzerrung der Formen von Milliarden von Galaxien messen. Darüber hinaus wird Euclid die räumliche Verteilung dieser Galaxien untersuchen und erforschen, wie sie sich in den letzten zehn Milliarden Jahren verändert haben. Auf diese Weise wollen die Forschenden herausfinden, wie die Dunkle Energie die Expansion des Universums beeinflusst hat.

Wissenschaftliche Instrumente durchdringen kosmische Wolken vor der „Versteckten Galaxie“
Eine Aufnahme der „Versteckten Galaxie“ (IC 342) zeigt die Leistungsfähigkeit des Nahinfrarot-Spektrometer und Photometer (NISP) von Euclid in Kombination mit dem Visible Instrument (VIS). Der Name der Galaxie rührt daher, dass sie sich hinter der Scheibe der Milchstraße befindet und daher im optischen Licht durch das Gas und den Staub in unserer eigenen Galaxie verdeckt wird. Das Infrarot-Licht kann diese kosmischen Wolken jedoch durchdringen. Die Aufnahme zeigt viele Details der einzelnen Sterne und Sternhaufen in der Galaxie. „Obwohl die Kosmologie das Hauptziel dieser Mission ist, werden Euclid-Daten wertvolle Informationen über die Physik von Sternen und Galaxien, einschließlich der Milchstraße, enthalten“, so Dr. Roy. Geplant ist zudem die Untersuchung des Pferdekopf-Nebels, des berühmtesten und nächstgelegenen Sternentstehungs-Gebiets. Hier könnte Euclid neue Gasriesenplaneten wie Jupiter sowie Sterne in ihren Anfangsphasen entdecken.

Die Mission ist am 1. Juli 2023 mit einer Falcon-9-Rakete des US-Raumfahrtkonzerns SpaceX vom US-Weltraumbahnhof Cape Canaveral gestartet. Ihre endgültige Position in 1.5 Millionen Kilometer Entfernung von der Erde hatte die Sonde Ende Juli erreicht und nach ihrer Inbetriebnahme mit der Datenerfassung begonnen. Die erste Veröffentlichung der Euclid-Daten ist im Jahr 2025 geplant. Bis dahin werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Euclid-Konsortiums die Bilder analysieren und auswerten.

Euclid – eine europäische Mission und ihre Partner
Euclid ist die zweite M-Klasse-Mission aus dem „Cosmic Vision“-Programm der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Das Service-Modul und die Satellitenplattform werden von Thales Alenia Space (Italien) bereitgestellt. Die zwei Instrumente NISP und VIS wurden von einem Konsortium bereitgestellt, das aus 14 ESA-Mitgliedsstaaten sowie Kanada, Japan und den USA besteht und an dem 2.600 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beteiligt sind. Das Nutzlastmodul steht unter der Verantwortung von Airbus Defence & Space (Frankreich).

Die Studien zum NISP-Instrument wurden in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching geleitet. Zudem waren die Institute ebenso wie die Ludwig-Maximilians-Universität in München, die Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität in Bonn sowie die Ruhr Universität Bochum an der Softwareentwicklung für Euclid beteiligt. Die deutschen Institute und Universitäten sind mit erheblichen finanziellen Mitteln beteiligt.

Deutschland ist der größte Beitragszahler im ESA-Wissenschaftsprogramm und trägt somit rund 21 Prozent zur Mission bei. Im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) ist die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR für die Koordinierung der deutschen ESA-Beiträge verantwortlich. Darüber hinaus fördert sie Teile des NISP Instruments und der Software für die Datenverarbeitung und einem Datenzentrum mit mehr als 60 Millionen Euro bis zum Betriebsende der auf sechs Jahre ausgelegten Mission über das Nationale Raumfahrtprogramm.

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Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie 31. Juli 2023.

31. Juli 2023 – Die Bilder zeigen bereits eine hervorragende Bildqualität. Euclid verfügt über zwei Kameras: die VIS Kamera liefert hochaufgelöste Bilder im sichtbaren Licht, während die NISP Kamera infrarotes Licht misst und sowohl Bilder wie auch Spektren liefert. Mit den Daten von VIS und NISP erhoffen sich die sechs aus Deutschland beteiligten Institute des internationalen Euclid-Konsortiums in Zukunft Aufschluss über den Einfluss der Dunklen Materie und Dunklen Energie auf die Struktur des Universums und die ersten Objekte in der Frühphase des Universums.

Die Reaktionen der Mitglieder des Euclid-Konsortiums sind überschwänglich. „Obwohl diese ersten Testaufnahmen noch nicht für wissenschaftliche Zwecke verwendbar sind, freue ich mich, dass das Teleskop und die beiden Instrumente jetzt im Weltall hervorragend funktionieren“, sagt Knud Jahnke vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg. Er ist einer der zwei Instrumentenwissenschaftler von Euclids Nah-Infrarot Spektrografen und Photometer (NISP).

Diese unbehandelten Rohbilder lieferten die beiden Kameras VIS und NISP. Im Vergleich zu kommerziellen Produkten sind sie ungleich komplexer. VIS setzt sich aus 36 einzelnen CCDs mit insgesamt 609 Megapixeln zusammen und produziert hochpräzise Bilder von Milliarden von Galaxien im sichtbaren Licht. Auf diese Weise bestimmen Astronominnen und Astronomen ihre Gestalt. Die ersten Bilder geben bereits einen Eindruck von der Fülle, die die Daten liefern werden.

NISPs Detektor besteht aus 16 Chips mit insgesamt 64 Megapixeln und arbeitet im nahen Infraroten bei Wellenlängen zwischen 1 und 2 Mikrometern. Zusätzlich dient NISP als Spektrograf, der das Licht der eingefangenen Objekte ähnlich wie einen Regenbogen aufspaltet und eine feinere Analyse ermöglicht. Diese Daten werden die Kartierung der dreidimensionalen Verteilung der Galaxien ermöglichen.

Somit befindet sich an Bord von Euclid die bislang größte Bildebene der Wissenschaftsgeschichte. Euclid wird schon nach wenigen Tagen mehr wissenschaftliche Bildinformation zur Erde gesendet haben, als dies das Weltraumteleskop Hubble in den über 33 Jahren seiner Arbeit bislang tat.

Das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) und das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching haben Schlüsselkomponenten zur Optik beigetragen. Die vier bis zu 18 Zentimeter großen und 2,5 Kilogramm schweren Linsen des NISP-Instrumentes bilden darüber hinaus das größte Objektiv, das je in den Weltraum gestartet wurde. Mit einer Genauigkeit der Justage von weniger als 1/10 des Durchmessers eines menschlichen Haares ist es zudem das am besten justierte Objektiv aller Weltraummissionen. Um die notwendigen Genauigkeiten zu erreichen, mussten völlig neue Methoden der Fertigung und Ausrichtung der Linsen erarbeitet werden.

Frank Grupp (MPE und Ludwig-Maximilians-Universität München), der optische Architekt von NISP und Verantwortliche für den Bau und die Justage der hauptsächlichen optischen Komponenten des Instruments räumt ein: „Als ich beim Start der Falcon 9-Rakete mit Euclid an Bord in fast 9 Kilometern Abstand zum Startplatz das Rumpeln der Triebwerke in Bauch und Brust spürte, musste ich doch an »meine« Linsen denken die nur gut 60 Meter von den Motoren entfernt weit größeren Vibrationen ausgesetzt waren. Obwohl wir alles sehr gut und mit ausreichend Sicherheit getestet haben, war ich doch froh, auf den ersten Bildern zu sehen, dass unsere Optik intakt ist und gemäß den Erwartungen hervorragend funktionieren wird.“

Dieser Erfolg war nur durch die Zusammenarbeit der exzellenten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Euclid-Konsortium, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und den Partnern in der Industrie möglich. „Nach 16 Jahren Arbeit für Euclid können wir stolz sein, dass das Teleskop jetzt auch dank unserer Anstrengungen die Augen öffnet und ins Weltall blickt“, ergänzt Grupp.

Nun beginnt die Arbeit für die Ingenieurs- und Wissenschaftsteams, um die am Erdboden entwickelten Einstellungen an die reale Weltraumumgebung anzupassen und die Instrumente zu kalibrieren. Dadurch bekommt die umfangreiche Euclid-Datenverarbeitungssoftware die notwendigen Informationen, um optimierte Bilder der Instrumente VIS und NISP zu berechnen und der Wissenschaft ein Werkzeug für die Erforschung des dunklen Universums zur Verfügung zu stellen.

„Wir freuen uns sehr, dass die Phase der Inbetriebnahme von Euclid gut voranschreitet“, sagt Alessandra Roy, Euclid-Projektleiterin in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „Die Sonde wird in Kürze ihre endgültige Position in 1,5 Millionen Kilometer Entfernung von der Erde erreichen und mit den wissenschaftlichen Beobachtungen beginnen. Dann wird Euclid Licht in die dunkle Seite des Universums bringen.“

Euclid wird zum ersten Mal vom Weltraum aus systematisch den Einfluss von Dunkler Materie und Dunkler Energie auf die Entwicklung und großräumige Struktur des Alls untersuchen. Diese weitgehend unbekannten und unsichtbaren Bestandteile des Universums machen zusammen einen Anteil von 95 Prozent des Kosmos aus. Während die Dunkle Materie die Gravitationswirkung zwischen und innerhalb von Galaxien bestimmt und zunächst für eine Abbremsung der Ausdehnung des Weltalls sorgte, ist die Dunkle Energie für die derzeitige beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich.

Hintergrundinformationen
Euclid ist eine Weltraummission der Europäischen Weltraumagentur (ESA) mit Beiträgen der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Im „Cosmic Vision“-Programm der ESA (https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/ESA_s_Cosmic_Vision) ist es die zweite M-Klasse-Mission.

VIS und NISP wurden von einem Konsortium aus Wissenschaftlern und Ingenieurinnen aus 17 Ländern entwickelt und gebaut, viele aus Europa, aber auch aus den USA, Kanada und Japan. Aus Deutschland beteiligen sich das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg, das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching, die Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München, die Universität Bonn (UB), die Ruhr-Universität Bochum (RUB) sowie die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn.

Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR koordiniert die deutschen ESA-Beiträge und stellt darüber hinaus aus dem Nationalen Raumfahrtprogramm Fördermittel in Höhe von 60 Millionen Euro für die beteiligten deutschen Forschungsinstitute zur Verfügung.
Deutschland ist mit rund 21 Prozent der größte Beitragszahler im ESA-Wissenschaftsprogramm.

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Quelle: ESA 1. Juli 2023.

Samstag, den 1. Juli 2023 – Die ESA-Raumsonde Euclid hob am 1. Juli um 17:12 Uhr MESZ mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida, USA, ab. Der erfolgreiche Start markiert den Beginn einer ehrgeizigen Mission, die die Natur zweier mysteriöser Komponenten unseres Universums aufdecken soll: dunkle Materie und dunkle Energie, und die uns helfen soll, die grundlegende Frage zu beantworten: Woraus besteht das Universum?

Nach dem Start und der Trennung von der Rakete bestätigte das Europäische Raumfahrtkontrollzentrum (ESOC) der ESA in Darmstadt um 17:57 Uhr MESZ den Empfang des Signals von Euclid über die Bodenstation New Norcia in Australien.

„Der erfolgreiche Start von Euclid markiert den Beginn eines neuen wissenschaftlichen Unterfangens, das uns helfen soll, eine der spannendsten Fragen der modernen Wissenschaft zu beantworten“, sagt ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher. „Euclid wurde durch die Führungsrolle der ESA, die Bemühungen und das Fachwissen von Hunderten von europäischen Industrie- und Wissenschaftseinrichtungen und durch die Zusammenarbeit mit internationalen Partnern ermöglicht. Das Streben nach der Beantwortung grundlegender Fragen über unseren Kosmos ist es, was uns zu Menschen macht. Und oft ist es das, was den Fortschritt der Wissenschaft und die Entwicklung leistungsstarker, weitreichender neuer Technologien antreibt. Die ESA setzt sich dafür ein, die Ambitionen und Erfolge Europas im Weltraum für künftige Generationen auszubauen.“

„Die Euclid-Mission ist das Ergebnis der Leidenschaft und des Fachwissens derjenigen, die an der Entwicklung und dem Bau dieses hoch entwickelten Weltraumteleskops mitgewirkt haben, der Kompetenz unseres Flugbetriebsteams und des Forschergeistes der wissenschaftlichen Gemeinschaft“, sagt Giuseppe Racca, der Euclid-Projektleiter der ESA. „Es gab viele Herausforderungen während des Projekts, aber wir haben hart gearbeitet und nun haben wir zusammen mit unseren Partnern im Euclid-Konsortium und der NASA diesen Start-Meilenstein erfolgreich erreicht.“

Das Euclid-Konsortium steuerte die beiden hochmodernen wissenschaftlichen Instrumente bei – die Kamera für den sichtbaren Wellenlängenbereich (VIS) und das Nahinfrarot-Spektrometer und -Photometer (NISP). Die NASA stellte die Detektoren für NISP zur Verfügung.

Die Erforschung des dunklen Universums
Euclid wird Milliarden von Galaxien in einem Umkreis von 10 Milliarden Lichtjahren beobachten, um die größte und genaueste 3D-Karte des Universums zu erstellen, wobei die dritte Dimension die Zeit selbst darstellt. Diese detaillierte Darstellung von Form, Position und Bewegung der Galaxien wird Aufschluss darüber geben, wie die Materie über riesige Entfernungen verteilt ist und wie sich die Ausdehnung des Universums im Laufe der kosmischen Geschichte entwickelt hat, sodass die Astronomen auf die Eigenschaften der dunklen Energie und der dunklen Materie schließen können. Dies wird den Theoretikern helfen, die Rolle der Schwerkraft besser zu verstehen und die Natur dieser rätselhaften Gebilde zu ergründen.
Euclid wird Milliarden von Galaxien in einem Umkreis von 10 Milliarden Lichtjahren beobachten, um die größte und genaueste 3D-Karte des Universums zu erstellen, wobei die dritte Dimension die Zeit selbst darstellt. Diese detaillierte Darstellung von Form, Position und Bewegung der Galaxien wird Aufschluss darüber geben, wie die Materie über riesige Entfernungen verteilt ist und wie sich die Ausdehnung des Universums im Laufe der kosmischen Geschichte entwickelt hat, sodass die Astronomen auf die Eigenschaften der dunklen Energie und der dunklen Materie schließen können. Dies wird den Theoretikern helfen, die Rolle der Schwerkraft besser zu verstehen und die Natur dieser rätselhaften Gebilde zu ergründen.

„Heute feiern wir den erfolgreichen Start einer bahnbrechenden Mission, die Europa an die Spitze der kosmologischen Forschung bringt“, sagt Carole Mundell, die Wissenschaftsdirektorin der ESA. „Wenn wir das Universum, in dem wir leben, verstehen wollen, müssen wir die Natur der dunklen Materie und der dunklen Energie aufdecken und verstehen, welche Rolle sie bei der Entstehung unseres Weltalls gespielt haben. Um diese grundlegenden Fragen zu beantworten, wird Euclid die detaillierteste Karte des extragalaktischen Himmels liefern. Dieser unschätzbare Reichtum an Daten wird es der wissenschaftlichen Gemeinschaft auch ermöglichen, viele andere Aspekte der Astronomie über viele Jahre hinweg zu erforschen.“

Um sein ehrgeiziges wissenschaftliches Ziel zu erreichen, ist Euclid mit einem 1,2-m-Spiegelteleskop ausgestattet, das die beiden innovativen wissenschaftlichen Instrumente speist: VIS, das sehr scharfe Bilder von Galaxien über einen großen Teil des Himmels aufnimmt, und NISP, das das Infrarotlicht von Galaxien nach Wellenlängen analysieren kann, um ihre Entfernung genau zu bestimmen.

Das Raumfahrzeug und die Kommunikation werden vom ESOC aus gesteuert. Um die riesigen Datenmengen, die Euclid erfassen wird, zu bewältigen, wurde das Estrack-Netz der ESA mit Tiefraum-Antennen aufgerüstet. Diese Daten werden vom Euclid-Konsortium analysiert, einer Gruppe von über 2000 Wissenschaftlern aus über 300 Instituten in Europa, den USA, Kanada und Japan.

Im weiteren Verlauf der Mission wird der Datenschatz von Euclid in jährlichen Abständen veröffentlicht und über das Wissenschaftsarchiv im Europäischen Weltraum-Astronomiezentrum der ESA in Spanien für die weltweite wissenschaftliche Gemeinschaft zugänglich gemacht.

„Dies ist eine Sternstunde für die Wissenschaft, auf die wir uns schon lange gefreut haben: der Start von Euclid auf einer Mission zur Entschlüsselung des Rätsels der dunklen Materie und der dunklen Energie“, sagt René Laureijs, der Euclid-Projektwissenschaftler der ESA. „Das große Geheimnis der grundlegenden Bestandteile des Universums steht uns vor Augen und stellt eine gewaltige Herausforderung dar. Dank seines fortschrittlichen Teleskops und seiner leistungsstarken wissenschaftlichen Instrumente ist Euclid in der Lage, uns dabei zu helfen, dieses Geheimnis zu enträtseln.“

Reise zum Lagrange-Punkt 2
In den nächsten vier Wochen wird sich Euclid zum Sonne-Erde-Lagrange-Punkt 2 begeben, einem Gleichgewichtspunkt des Sonne-Erde-Systems, der sich 1,5 Millionen km von der Erde entfernt (etwa das Vierfache der Entfernung Erde-Mond) in der der Sonne entgegengesetzten Richtung befindet. Dort wird Euclid in eine Umlaufbahn um diesen Punkt manövriert, und die Missionskontrolleure beginnen mit der Überprüfung aller Funktionen des Raumfahrzeugs, der Überprüfung des Teleskops und schließlich dem Einschalten der wissenschaftlichen Instrumente.

Anschließend werden die Wissenschaftler:innen und Ingenieur:innen in einer intensiven zweimonatigen Phase die wissenschaftlichen Instrumente von Euclid testen und kalibrieren und sich auf Routinebeobachtungen vorbereiten. Über einen Zeitraum von sechs Jahren wird Euclid ein Drittel des Himmels mit nie da gewesener Genauigkeit und Empfindlichkeit vermessen.

Über Euclid
Euclid ist eine europäische Mission, die von der ESA gebaut und betrieben wird, mit Beiträgen der NASA. Das Euclid-Konsortium ist für die Bereitstellung der wissenschaftlichen Instrumente und die wissenschaftliche Datenanalyse verantwortlich. Die ESA hat Thales Alenia Space als Hauptauftragnehmer für den Bau des Satelliten und seines Servicemoduls ausgewählt, während Airbus Defence and Space mit der Entwicklung des Nutzlastmoduls einschließlich des Teleskops beauftragt wurde. Die NASA stellte die Detektoren des Nahinfrarotspektrometers und -photometers (NISP) zur Verfügung. Euclid ist eine Mission mittlerer Klasse im Rahmen des Cosmic Vision Programms der ESA.

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• Euclid auf Falcon 9 (B1080.2)

Der Beitrag ESA: Die ESA-Sonde Euclid hebt ab erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Bayerischer Rundfunk 30. Mai 2023.

30. Mai 2023 – Woraus besteht das Weltall? Wir wissen es noch immer nicht. Die uns bekannte, sichtbare Materie macht nur fünf Prozent aus – 95 Prozent bilden die geheimnisvolle Dunkle Energie und Dunkle Materie. Doch was genau verbirgt sich dahinter? Und wie will die ESA-Mission Euclid nun endlich Licht ins dunkle Universum bringen? Damit beschäftigt sich die neue Folge des Magazins ʺSpace Night scienceʺ – am Sonntag, 4. Juni 2023, um 19.00 Uhr in ARD alpha und bereits ab Samstag, 3. Juni auf ardalpha.de und in der ARD Mediathek.

Seit unser Universum vor 13,8 Milliarden Jahren entstanden ist, dehnt es sich aus – und zwar mittlerweile immer schneller. Warum ist das so? Und wie konnten die unzähligen Galaxien entstehen, die wir heute beobachten? Die Antworten liefern zwei extrem rätselhafte Phänomene: Dunkle Materie und Dunkle Energie. Aber was wissen wir eigentlich darüber? Und warum glauben wir, dass es die beiden Phänomene gibt, obwohl wir sie weder sehen noch wirklich verstehen? Oder haben wir uns womöglich doch geirrt und es sind nur interessante Theorien?

Das soll die ESA-Mission Euclid herausfinden, die im Juli ins All startet. Sie will die wahre Natur von Dunkler Materie und Dunkler Energie entschlüsseln. Dafür ist das Teleskop mit zwei besonderen Kameras ausgestattet: mit dem Visible Instrument VIS für sichtbares Licht und mit NISP, einem Nahinfrarot-Spektro- und Photometer. Dessen Linsenoptik ist die größte und präziseste, die je für eine Weltraumanwendung gebaut wurde. Entwickelt wurde sie von Frank Grupp und seinem Team am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching. Doch wie spürt man etwas auf, das unsichtbar ist? Sibylle Anderl spricht mit dem Wissenschaftler über die größten Herausforderungen und nervenaufreibende Momente bei der Entwicklung.

Zum Magazin ʺSpace Night scienceʺ
Was gibt es Neues aus dem Universum? Welche Auswirkungen haben die Ergebnisse der Weltraumforschung auf die Zukunft der Menschheit? Im Space-Magazin ʺSpace Night scienceʺ in ARD alpha präsentiert die Astrophysikerin und Wissenschaftsjournalistin Dr. Sibylle Anderl jeden ersten Sonntag im Monat um 19.00 Uhr spannende Fakten und Neuigkeiten aus unserem Sonnensystem, der Milchstraße oder fernen Galaxien. Die Folgen stehen 12 Monate in der ARD Mediathek zur Verfügung.

Space Night science – Weitere Sendetermine:
Sonntag, 2. Juli 2023, 19.00 Uhr
Sonntag, 6. August 2023, 19.00 Uhr

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• Weltraumteleskop EUCLID

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Quelle: OHB SE 30. März 2023.

Bremen, 30. März 2023. Das von einem europäischen Konsortium unter der Koordination der OHB Digital Connect GmbH, einem Tochterunternehmen des Raumfahrt- und Technologiekonzerns OHB SE, vorgeschlagene Projekt „Instantaneous Infrastructure Monitoring by Earth Observation“ (IIMEO) wurde von der Europäischen Kommission zur Umsetzung ausgewählt. Das Projekt wird von der Europäischen Union im Programm Horizont Europa als Innovation Action mit 2,8 Millionen Euro gefördert und hat das Ziel, Schlüsseltechnologien für das globale Monitoring kritischer Infrastruktur aus dem Weltall in nahezu Echtzeit zu entwickeln und zu demonstrieren. Als Pilotanwendung fungiert dabei die Überwachung von Schienenstrecken. Das Projekt läuft bis zum 30. November 2025.

„Energieversorgung, Kommunikation, Verkehr – die globalisierte Gesellschaft ist in hohem Maße abhängig von funktionierenden Infrastrukturen. Typische Beispiele sind Straßen und Schienenstrecken, aber auch Wasserleitungen, Datenkabel und Stromtrassen“, erklärt OHB-Projektkoordinator Daro Krummrich. „Wie kritisch diese Infrastrukturen für das tägliche Leben sind, zeigt sich vor allem, wenn es zu Störungen kommt. Diese können zum Beispiel durch Naturkatastrophen, Extremwetterereignisse oder gezielte Manipulation verursacht werden. Um die Funktionsfähigkeit kritischer Systeme nach einem Schadensfall zeitnah wiederherstellen zu können, ist ein schneller Überblick über die Gesamtsituation wichtig. Bei IIMEO geht es deshalb darum, wie Funktionsausfälle an Infrastrukturen unabhängig von lokalen Wetterbedingungen und Lichtverhältnissen, vollautomatisiert, auf großer Fläche und nahezu in Echtzeit detektiert werden können.“

Entwicklung von Satelliten und Algorithmen
Konkret soll im Rahmen des Projektes ein Satellitensystem ganz im Sinne von New Space entwickelt werden: Da zum Infrastrukturmonitoring eine globale Abdeckung und Wiederbesuchszeiten von unter einer Stunde erforderlich sind, gehen die Projektpartner davon aus, dass eine geeignete Konstellation im niedrigen Erdorbit (500 bis 900 Kilometer Höhe) aus mindestens 24 Kleinsatelliten besteht. Als Nutzlast sollen bildgebende Radarinstrumente (Synthetic Aperture Radar, SAR) zum Einsatz kommen, die durch Sensoren für den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (Visible Light, VIS) ergänzt werden. Dadurch können auch bei Nacht und starker Bewölkung hochauflösende Bilder generiert werden.

Ebenfalls im Fokus des Projektes und im Einklang mit den Ansätzen von New Space steht die Entwicklung von Algorithmen. Da bei einer kontinuierlichen globalen Überwachung von Infrastruktur mit SAR- und VIS-Sensoren gigantische Datenmengen produziert werden, ist es notwendig, dass diese bereits an Bord der Satelliten prozessiert werden. Dadurch soll vermieden werden, dass der Daten-Downlink eine Engstelle des Systems darstellt. Davide Di Domizio, für IIMEO verantwortlicher Research Programme Administrator bei der European Health and Digital Executive Agency (HaDEA), erklärt: „Im Jahr 2022 wurde im Arbeitsprogramm von Horizont Europa das ehrgeizige Ziel festgelegt, die Leistungsfähigkeit der Schlüsseltechnologien für künftige Erdbeobachtungssysteme bis 2028 zu demonstrieren. Mit der Entwicklung des geplanten On-Board-Datenprozessors ist IIMEO gut positioniert, um einen wichtigen Beitrag zu dieser Mission zu leisten.“

Demonstration zunächst vom Flugzeug aus
Nach Abschluss der Entwicklungsphase sollen alle relevanten Schlüsseltechnologien zunächst zu einem flugzeuggetragenen Technologiedemonstrator zusammengeführt werden. Ziel der für das Jahr 2025 geplanten Flugkampagne ist, den End-to-End-Prototyp-Downstream-Service einschließlich der Datenverarbeitung an Bord zu demonstrieren. Als Beispielanwendung soll dabei die automatisierte Erkennung von Hindernissen auf Schienenstrecken dienen. Als Kooperationspartner und Pilotnutzer konnte dafür die nationale Gesellschaft für die Verwaltung der Eisenbahninfrastruktur in Serbien gewonnen werden. „Ein satellitengestütztes automatisches Überwachungssystem ermöglicht es, hochwertige Informationen über den Zustand der Infrastruktur in Echtzeit zu sammeln, ohne dass der reguläre Verkehr unterbrochen werden muss und ohne dass Personal vor Ort benötigt wird“, betont Dipl.-Ing. Slobodan Rosić, Risikomanager für die serbische Eisenbahninfrastruktur.

Noch einen Schritt weiter geht dann die nächste, derzeit für die Jahre 2026 und 2027 geplante Demonstrationsmission: Mit dieser soll gezeigt werden, dass sich das im Zuge von IIMEO entwickelte System auch für die globale Überwachung von Schienenstrecken aus dem Weltraum eignet.

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