Planck-Weltraumteleskop

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Planck

Planck (auch Planck Surveyor genannt) ist eine Raumsonde der ESA zur Erforschung der kosmischen Hintergrundstrahlung.

Inhaltsverzeichnis

Projektdaten[Bearbeiten]

Das Projekt eines Satelliten zur genauen Untersuchung der kosmischen Hintergrundstrahlung wurde 1996 begründet und entstand in Zusammenarbeit von 40 europäischen und 10 amerikanischen Instituten mit der ESA.[1] Der Satellit soll Temperaturfluktuationen der Hintergrundstrahlung im Bereich von einem Millionstel Grad ermitteln. Er wurde ursprünglich unter dem Namen COBRAS/SAMBA evaluiert und später zu Ehren Max Plancks umbenannt.

Das 1921 kg schwere Planck-Teleskop[2] wurde zusammen mit dem Infrarotteleskop Herschel durch eine Ariane 5 ECA in den Weltraum gebracht. Der Start erfolgte nach mehrmaliger Verschiebung am 14. Mai 2009 um 13:12 Uhr UTC von Kourou.[3] Nach dem Brennschluss der Oberstufe wurden der Planck-Satellit um 13:40 UTC wenige Minuten nach dem Herschel-Teleskop auf einer hochelliptischen Erdumlaufbahn zwischen 270 und 1.197.080 km Höhe, die 5,99° zum Äquator geneigt ist, ausgesetzt, von der aus er mit einem kleinen Bahnmanöver seine Lissajous-Bahn um den Lagrange-Punkt L2 des Erde-Sonne-Systems erreichte.

Zur Beobachtung der Strahlung besitzt der Satellit zwei verschiedene Instrumente, das „High Frequency Instrument“ (HFI) für den höheren und das „Low Frequency Instrument“ (LFI) für den niedrigeren Frequenzbereich.[4]Diese Instrumente bilden mit den beiden Spiegeln des Satelliten ein Teleskop, das auf einer Kohlenfaserstruktur aufgebaut ist.

Unterhalb des Teleskops befindet sich die im Wesentlichen aus drei Aluminiumsandwichschilden und Glasfaserstützen bestehende Kryostruktur („Cryo Structure“). Sie dient der Optimierung der Wärmeabstrahlung und dem Schutz des Teleskops vor dem warmen Satellitenkörper. Passiv wird so eine Temperatur von etwa 45 K erreicht. Das LFI wird mit Sorption in einem geschlossenen Wasserstoff-Kreislauf auf 20 K gekühlt. Das HFI wird zusätzlich durch einen geschlossenen Helium-Kreislauf auf 4 K gekühlt. Durch Mischung von flüssigem Helium-4 und Helium-3 werden schließlich die Detektoren des HFI auf nur 0,1 K gekühlt, um das Rauschen zu unterdrücken. Dieser Kühlmechanismus des kältesten Teils von Planck ist offen, d.h. das Kühlmittel geht mit der Zeit verloren.

Am 13. August 2009 wurde mit der regelmäßigen Beobachtung begonnen. Die erste vollständige Aufnahme des Himmels wurde Juni 2010 fertiggestellt, um jedoch die volle Genauigkeit zu erreichen, war eine Nachbearbeitung nötig. Erste Ergebnisse wurden im Januar 2011 veröffentlicht.[5] Das für die Kühlung des HFI notwendige Kühlmittel ging am 16. Januar 2012 zu Ende, das LFI kann noch für Monate weiter betrieben werden, was insbesondere bessere Kalibrierung der Hochfrequenzdaten ermöglicht. Anstatt der vorgesehenen zwei schaffte Planck sogar fünf komplette Himmelsdurchmusterungen. Die Auswertung der Daten wird Schätzungen Beteiligter zufolge mindestens ein Jahr dauern.[6][7]

Temperaturverteilung der kosmischen Hintergrundstrahlung - alle Vordergrundquellen und Störeffekte wurden herausgerechnet. Blaue Bereiche liegen etwas unterhalb der Temperatur von 2,725 Kelvin und rote Bereiche geringfügig darüber.

Ziel von Planck ist eine Kartierung der kosmischen Hintergrundstrahlung parallel bei neun Frequenzen zwischen 30 und 857 GHz. Die Winkelauflösung von Planck ist mit Werten zwischen 4 Bogenminuten für die höchsten und 33 Bogenminuten für die niedrigsten Frequenzen[4] wesentlich besser als bei den vergleichbaren früheren Projekten COBE und WMAP.

Gleichzeitig werden Beobachtungen der Vordergrundstrahlung der Milchstraße und Galaxien gewonnen. Diese Störeffekte müssen zum einen zur Ermittlung der Hintergrundstrahlung sehr gut bekannt sein, sind aber auch von eigenem wissenschaftlichem Interesse z. B. zum tieferen Verständnis der Sternentwicklung.

Nach Simulationen von Gary Shiu und Bret Underwood von der University of Wisconsin-Madison könnten die Messungen des Planck-Satelliten geeignet sein, die Stringtheorie zu überprüfen.[8]

Technische Daten[Bearbeiten]

  • Höhe: 4,2 m
  • Durchmesser: max. 4,2 m
  • Startmasse: 1,921 t
  • Hauptspiegeldurchmesser: 1,75 m
  • Teleskopmasse: 28 kg
  • Kühlflüssigkeit: 1500 l Helium
  • Einsatzdauer: 21 Monate (geplant), 29 Monate erreicht (HFI), Teilbetrieb andauernd
  • Bahn: Lissajous-Bahn, 0,28 Mio. km x 0,28 Mio. km um L2 Erde-Sonne
  • Gesamtkosten: 600 Mio. Euro

Erste Ergebnisse[Bearbeiten]

Am 21. März 2013 wurden die ersten Ergebnisse der Planck-Kollaboration in 24 Veröffentlichungen zeitgleich publiziert.[9] Demnach ist z. B. das Alter des Weltalls geringfügig von 13,7 Milliarden Jahren auf 13,82 Milliarden Jahre erhöht. Auch die neuen Angaben zur Zusammensetzung des Weltalls (Dunkle Materie usw.) wurden quantitativ geändert. Auffällig ist aber eine geringe Asymmetrie der Materieverteilung.[10]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. ↑ Dem Urknall ins Auge blicken. In: Flieger Revue. Berlin 2009,4 (Apr.), S.61-64. ISSN 0941-889X
  2. ↑ http://www.astrium.eads.net/de/press-center/launch-kits/2009/flight-188-ariane-5-satellites-herschel-planck/launch-kit-flight-188-pdf
  3. ↑ ESA: Ariane 5 carrying Herschel and Planck lifts off. 14. Mai 2009, abgerufen am 14. Mai 2009.
  4. ↑ a b Dominik Schwarz: Vordergründige Strahlung. In: Physik Journal. Weinheim 2011,10 (Okt.), S.20-21. ISSN 1617-9439
  5. ↑ ESA: Planck Published Papers. 8. August 2011, abgerufen am 10. Oktober 2011.
  6. ↑ Pressemitteilung der ESA (englisch) (aufgerufen am 6. Februar 2012)
  7. ↑ Welt der Physik (aufgerufen am 6. Februar 2012)
  8. ↑ Gary Shiu, Bret Underwood: Observing the Geometry of Warped Compactification via Cosmic Inflation. in: Physical Review Letters. New York 98,2007,5 (051301). ISSN 0031-9007
  9. ↑ ESA: Planck Published Papers. 21. März 2013, abgerufen am 21. März 2013.
  10. ↑ Wesentliche Ergebnisse vom 21. März 2013 ( nach Spiegel.online/Wissenschaft ), abgerufen am 22. März 2013.

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Planck-Weltraumteleskop – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Sonnensonde Ulysses bei den Startvorbereitungen
Raumsonden und Satelliten mit Beteiligung der ESA

COS-B (1975) · GEOS 1 und 2 (1977, 1978) · ISEE 2 (1977) · Meteosat (1977–1997) · IUE (1978) · EXOSAT (1983) · ECS (1983–1988) · Giotto (1985) · Olympus (1989) · Hipparcos (1989) · Hubble (1990) · Ulysses (1990–2009) · ERS 1 und 2 (1991, 1995) · EURECA (1992) · ISO (1995) · SOHO (1995) · Huygens (1997) · XMM-Newton (1999) · Cluster (2000) · Artemis (2001) · Proba (2001) · Envisat (2002) · MSG-1, -2, -3, -4 (2002, 2005, 2012, 2015) · Integral (2002) · Mars Express (2003) · SMART-1 (2003) · Double Star (2003) · Rosetta (2004) · SSETI Express (2005) · CryoSat (2005) · Venus Express (2005) · Galileo (2005–2020) · MetOp-A, -B und -C (2006, 2012, 2018) · COROT (2006) · GOCE (2009) · Herschel (2009) · Planck (2009) · Proba-2 (2009) · SMOS (2009) · CryoSat-2 (2010) · HYLAS (2010) · Alphasat I-XL (2013) · SWARM (2013) · ADM-Aeolus (2013) · Gaia (2013) · Sentinel 1-3 (2013) · BepiColombo (2014) · LISA Pathfinder (2015) · EarthCARE (2016) · ExoMars (2016/2018) · Solar Orbiter (2017) · CHEOPS (2017) · JWST (2018) · LISA (2019) · MetOp-SG (2019/2020) · Euclid (2020) · Mars Sample Return (frühestens 2020er) · JUICE (2022) · Don Quijote (derzeit Studie) ·

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