Wie hat sich unser Universum entwickelt? Dies ist eine noch immer offene Frage der Kosmologie, zu der die Satellitenmission Euclid Antworten liefern soll. Euclid wird hierzu ab dem Jahr 2022 den Anteil der Dunklen Materie und der Dunklen Energie im Weltall untersuchen. Ziel dabei ist es, die Geometrie dieses dunklen Teils des Universums zu erforschen. Die Tests für das Nutzlastmodul mit den wissenschaftlichen Instrumenten konnten erfolgreich abgeschlossen werden. Nun ist es auch gelungen, letzte Softwareprobleme zu beheben. “Die Mission soll zur umfassenden Informationsquelle für die astronomische Gemeinschaft in den kommenden Jahrzehnten werden”, erklärt Dr. Alessandra Roy, Euclid-Projektleiterin in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. “Mit dem erfolgreichen Abschluss der Nutzlast-Tests und den letzten Software-Änderungen befindet sich Euclid jetzt auf dem Endspurt.”
Teleskop und Instrumente beobachten mehr als 1,5 Milliarden Galaxien
Die Nutzlast von Euclid besteht aus einem Teleskop sowie zwei Instrumenten: NISP (Near Infrared-Spectrometer und Photometer) untersucht den Himmel im nahen Infrarotbereich, während VIS (Visible Instrument) im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums arbeitet. Beide Instrumente sollen die Expansion des Universums und die Entstehung weit entfernter Galaxienhaufen erfassen und außerdem untersuchen, wie diese durch das Vorhandensein von Dunkler Energie und Dunkler Materie beeinflusst werden. “Die Atome und Moleküle, aus denen die sichtbare Materie besteht – wie etwa Planeten oder Sterne – machen nur etwa vier Prozent der gesamten Materie des Universums aus”, so Dr. Roy. “Der Rest wird nicht vom Licht reflektiert: Wir wissen, dass es etwas geben muss, aber es ist unsichtbar.”
Während der sechsjährigen Mission wird Euclid mehr als 1,5 Milliarden Galaxien beobachten. Damit wird die Mission die Entwicklung des Universums innerhalb der letzten zehn Milliarden Jahre erforschen. Die Auswertung der wissenschaftlichen Daten findet in den Euclid-Datenzentren statt, von denen eines in Deutschland aufgebaut werden wird. Diese Zentren werden die Rohdaten speichern und zu den Endprodukten verarbeiten, die der wissenschaftlichen Gemeinschaft weltweit zur Verfügung stehen werden.
Nutzlast-Tests unter Weltraumbedingungen
Die Entwicklung dieser Weltraummission ist sehr anspruchsvoll: Sobald das Raumfahrzeug die Erde in Richtung seiner endgültigen Position in etwa 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erdoberfläche verlassen hat, können Mängel kaum noch korrigiert werden. Daher gibt es bei jedem Raumfahrtprojekt mehrere Phasen mit verschiedenen Modellen und Tests. Zum Schluss entsteht das so genannte Flugmodell, das auf dem Satelliten zum Einsatz kommen wird. Zurzeit befindet sich das Flugmodell der Euclid-Nutzlast, in das Instrumente und Teleskop bereits integriert wurden, im ‚Centre Spatial de Liège‘ in Belgien.
Dort hat es eine Reihe von Tests durchlaufen, die zur Überprüfung der Weltraumtauglichkeit erforderlich sind. So wurden Nutzlast und Komponenten in einer so genannten Thermalvakuumkammer den Temperatur- und Vakuumbedingungen des Weltraums ausgesetzt. Dabei mussten die Apparaturen etwa beweisen, dass sie auch bei einer Umgebungstemperatur von minus 150 Grad Celsius fehlerfrei arbeiten können. Mit Hilfe eines Simulators – eines so genannte Kollimators – wurden zudem Testbilder von Sternen auf das Euclid-Teleskop projiziert, um alle optischen Komponenten zu überprüfen. Diese Tests wurden erfolgreich abgeschlossen und letzte Softwareprobleme konnten nun beseitigt werden.
Im nächsten Schritt wird die Nutzlast zur Firma Thales Alenia Space Italy (TASI) nach Turin (Italien) gebracht, wo sie zusammen mit der elektrischen Versorgungseinheit, dem Servicemodul, in den Satelliten integriert wird. Dort finden auch die weitere Prüfungen – so genannte “Acceptance Tests” – statt, um Fertigungsfehler auszuschließen. Danach wird Euclid zum europäischen Weltraumbahnhof in Kourou (Französisch-Guayana) transportiert. Die Mission soll dort Ende 2022 an Bord einer Sojus-Trägerrakete in den Weltraum starten.
Hohe deutsche Beteiligung im Euclid-Konsortium
Euclid ist eine Mission aus dem Cosmic Vision Programm der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Dem Euclid-Konsortium gehören Wissenschaftler und Ingenieure aus 17 Ländern an, darunter auch Deutschland. So sind das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, die Universität Bonn und die Ludwig-Maximilians-Universität in München an der Mission beteiligt und werden diese auch nach ihrem Start weiter unterstützen. Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR hat mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) wesentliche Beiträge zur Nutzlast geleistet, insbesondere zur Entwicklung von Hard- und Software für das NISP-Instrument. Auch der Aufbau des deutschen Datenzentrums und die Software für einen Teil der Auswertung der wissenschaftlichen Daten soll mit Hilfe dieser Fördergelder realisiert werden.
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