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Der Kartograph des Kosmos

Allgemein

Der Kartograph des Kosmos
Das bislang beste Babybild des Universums ist nicht nur ein wissenschaftlicher Meilenstein, sondern auch eine technische Meisterleistung. Zu verdanken ist sie der amerikanischen Raumsonde Microwave Anisotropy Probe. Ihr Kurzname MAP steht zugleich für ihr Zweck: eine Karte zu erstellen – vom ersten Licht, das noch heute durch den Weltraum flutet (bild der wissenschaft 6/2001, „Die Lauschposten”).

Eine Rakete vom Typ Delta II 7425-10 hat den himmlischen Späher am 30. Juni 2001 um 3.46 Uhr Ortszeit von Cape Canaveral ins All geschossen. Nach drei Schleifen um das Erde-Mond-System holte MAP einen Monat nach dem Start mit einem nahen Vorbeiflug am Erdtrabanten Schwung zum Flug ans Ziel: den so genannten Lagrange-Punkt L2. Er ist 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in entgegengesetzter Richtung von der Sonne, wo noch niemals zuvor eine Sonde hingekommen ist. Dort gleichen sich die Gravitation von Erde und Sonne gerade aus, so dass die Sonde relativ zur Erde in einer extrem stabilen Position ist. Außerdem hat sie einen großen Abstand von den störenden, von Menschen erzeugten Mikrowellen sowie vom Schatten und Magnetfeld der Erde. All dies hatte die Genauigkeit der Daten von MAPs Vorgänger COBE (Cosmic Background Explorer) beeinträchtigt, der ein Jahrzehnt zuvor in einer niedrigen Erdumlaufbahn erstmals die Hintergrundstrahlung des gesamten Himmels vom All aus kartierte.

MAP scannt das ganze Firmament einmal alle sechs Monate, fast ohne Unterbrechung. Die Ingenieure haben viel Gehirnschmalz und Technik aufgewendet, um die Messfehler so gering wie möglich zu halten. Die 840 Kilogramm schwere Sonde trägt zwei Teleskope, deren elliptischer Hauptspiegel jeweils 1,4 mal 1,6 Meter groß ist. Die hochempfindlichen Detektoren messen in fünf Bändern bei 22,8, 33,0, 40,7, 60,8 und 93,5 Gigahertz, das heißt bei Wellenlängen von 13 bis 3,2 Zentimetern. Dadurch lassen sich effektiv die Vordergrund-Störquellen innerhalb und außerhalb der Milchstraße ausschalten, zum Beispiel galaktischer Staub oder die Radiostrahlung ferner Galaxien, da diese nicht in allen Frequenzen gleichermaßen auftauchen. Die beiden Teleskope kartieren die Hintergrundstrahlung mit einer Vergleichsmessung beider Teleskope auf fünf Millionstel Grad genau. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist, dass die Teleskope und Detektoren vom Rest der Sonde weitgehend isoliert sind. Keine mechanisch, elektrisch oder thermisch beweglichen Teile dürfen die Messung stören. Das Auflösungsvermögen von MAP beträgt mehr als das 20fache von COBE: 0,3 Grad, etwa die Hälfte des Monddurchmessers von der Erde aus gesehen.

Betrieben wird MAP von einem relativ kleinen Team am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, und an der Princeton University. Weitere Team-Mitglieder arbeiten an der Brown University in Providence, Rhode Island, der University of British Columbia in Vancouver, der University of Chicago und der University of California in Los Angeles. Die 145 Millionen Dollar teure Sonde ist ein 1996 ausgewählter Teil des Explorer-Programms der NASA. Die ersten Daten haben die Forscher am 11. Februar 2003 auf einer NASA-Pressekonferenz bekannt gegeben und inzwischen im Astrophysical Journal veröffentlicht. Damals wurde die fünf Meter große Sonde zu Ehren des am 5. September 2002 verstorbenen Kosmologen David T. Wilkinson in Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) umbenannt. Der Physik-Professor an der Princeton University war Mitglied des MAP-Teams und ein Pionier in der Erforschung der Kosmischen Hintergrundstrahlung. Er hatte schon die COBE-Mission mit initiiert und MAP maßgeblich mit konzipiert.

Die bislang ausgewerteten WMAP-Daten basieren auf dem ersten Beobachtungsjahr (bis zum 9. August 2002). Inzwischen hat die weiterhin perfekt funktionierende Sonde ein weiteres Jahr lang den Himmel kartiert und wird dies mindestens noch zwei Jahre lang tun. Das wird die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Daten beträchtlich verbessern. Theoretisch würden Treibstoff und Energie sogar für vier Jahrzehnte reichen, was aber keine wesentlich neuen Erkenntnisse mehr brächte.

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Rüdiger Vaas

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