Werben im Podcast: Raumzeit

Nach Mondlandungen den Apollo-Missionen ist das Interesse der Menschheit am Erdtrabanten in den letzten Jahrzehnten einem Fokus auf den nahen Orbit und Fernmissionen gewichen doch jetzt steht der Mond wieder im Fokus. Vor allem die mögliche Nutzung des Monds als Zwischenstation für Ausflüge zum Mars oder anderen Zielen im All ist hier denkbar. Doch noch sind viele Fragen zum Mond unbeantwortet und es bedarf eines intensiven Aufbaus des Grundlagenwissens über den Himmelskörper um handfeste Erkenntnisse für weitere Missionen und potentielle Mondbasen zu gewinnen.

Auch wenn das All so leer wirkt birgt es große Gefahren für die Erde, denn eine Kollision mit einem größeren Asteroiden könnte verheerende Auswirkungen haben. Das Planetary Defence Office der ESA hat diese Gefahren im Blick und führt neben der permanenten Beobachtung des Weltraums wichtige Missionen durch, um Informationen zu gewinnen und mögliche Strategien zu erarbeiten, die im Falle eines Falles zur Anwendung kommen könnten. Die Raumsonde RAMSES ist die nächste Mission die hier zum Einsatz kommt und schaut sich den großen Asteroiden Apophis genauer an, der demnächst knapp an der Erde vorbei rauscht.

Gravitationswellen sind winzige Schwankungen der Raumzeit, ein minimales Zittern in der Ausdehnung des Universums, die sich nur in Bruchteilen des Durchmessers eines einzelnen Atoms abspielt. Ausgelöst durch gigantische Explosionen und Kollisionen supermassiver Elemente des Alls wie Neutronensternen und schwarzen Löchern sind sie Zeugen gewaltiger Ereignisse die im Gegensatz zu Supernovas und galaktischen Verschmelzungen, die sonst kaum oder gar nicht über das elektromagnetische Spektrum wahrnehmbar sind. Lange wurde an Instrumentarien geforscht um diese Wellen zu delektieren und als vor zehn Jahren die erste direkte und belegbare Messung einer Gravitationswelle durchgeführt wurde war es ein bahnbrechendes Ereignis das wenig überraschend auch bald mit einem Physik-Nobelpreis belohnt wurde. In der letzten Dekade wurden dieses neue Instrument weiter verfeinert und es wurden zahlreichen gemessenen Ereignisse nachgegangen, woraus wiederum viele neue Erkenntnisse über das Universum gewonnen werden konnten.

Das Extremely Large Telescope ist der nächste große Schritt bei der bodengestützten Beobachtung des Weltalls und stellt dabei ganz neue Rekorde auf und dringt in Dimensionen vor, die uns bisher verborgen geblieben sind. So wird das Teleskop in der Lage sein einzelne Exoplaneten zu beobachten und verspricht durch seine feine Auflösung des Universums neue Erkenntnisse über viele offene Fragen.

Im Oktober 2025 ging das Vera C. Rubin Observatory auf dem El-Peñón-Gipfel des Cerro Pachón in Chile in Betrieb. Die komplexe Optik des Teleskops kann trotz seines großen Bildwinkels mit seinem großen Spiegel tief ins Universum schauen. Ziel ist eine permanente Durchmusterung auf der Suche nach bisher unbekannten Konstellationen und Ereignissen. Das NASA-Projekt wird von zahlreichen Partnern unterstützt, unter anderem dem Astronomischen Rechen-Instituts (ARI) in Heidelberg.

Der Jupiter ist der größte Planet unseres Sonnensystems und hat nach aktueller Zählung fast 100 Monde. Die bekanntesten davon sind die Galileischen Monde Io, Europa, Ganymede und Kallisto die, ob ihrer Größe und Unterschiedlichkeit wie auch der Jupiter selbst im Mittelpunkt der Erforschung stehen.

Laut der aktuellen wissenschaftlichen Sichtweise ist das Universum aus einer Singularität heraus durch eine dramatische Expansion entstanden: dem Urknall. Dabei war alle die Materie die das All heute ausmacht auf einen einzelnen Punkt konzentriert und die daraus resultierende Temperatur machte auch noch mehrere hundertausend Jahre der Ausdehnung später unmöglich, dass sich auch nur Atome bildeten, was dann aber irgendwann geschah. Trotzdem war das Universum dann noch lange für Licht ein undurchdringbares Medium bis die ersten Sterne mit ihrer Strahlung sich langsam einen Weg bahnten bis das transparente Weltall entstand. Erste Galaxien bildeten sich und legten die Grundlage für die Ausprägung des Weltalls wie wir es heute kennen.

Die neue EarthCARE Mission der ESA (European Space Agency), die in Zusammenarbeit mit der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA durchgeführt wird, zielt darauf ab, unser Verständnis über die Rolle von Wolken und Aerosolen bei der Reflexion von einfallender Sonnenstrahlung zurück ins Weltall und der Speicherung von von der Erdoberfläche emittierter Infrarotstrahlung zu erweitern. Durch die Kombination von vier wissenschaftlichen Instrumenten an Bord des Satelliten, der in einer sonnensynchronen polaren Umlaufbahn die Erde umkreisen wird, sollen globale Beobachtungen von Wolken, Aerosolen und Strahlung ermöglicht werden. Diese Beobachtungen sind entscheidend, um die Wechselwirkungen zwischen Wolken, Aerosolen und Strahlung sowie deren Einfluss auf das Erdklima besser zu verstehen und zu modellieren​.

Ulf Merbold ist der erste westdeutsche im All und bis heute derjenige mit den meisten Ausflügen in den Orbit - drei an der Zahl. Er war sowohl mit den Amerikanern an Bord des Space Shuttle als auch mit den Russen auf der Raumstation Mir über der Atmosphäre. Dazu hat er lange Zeit das Europäische Astronautenzentrum in Köln geleitet und maßgeblich zur Planung des europäischen Forschungsmoduls Columbus auf der Internationalen Raumstation ISS beigetragen.

Nach einem rumpeligen Start mit der "Europa"-Rakete haben sich die führenden europäischen Techniknationen in den 1970er Jahren erfolgreich in dem Ariane-Raketenprogramm zusammengefunden, was dann auch schnell zur Mitgift bei der Gründung der ESA wurde. Besonders die Ariane 5 war dann lange Zeit eine der erfolgreichsten und zuverlässigsten Raketensysteme der Welt. Jetzt ist die letzte Ariane 5 gestartet und in diesem Jahr wird mit dem Jungfernflug der neuen Ariane 6 gerechnet.

Firmen wie OHB in Bremen übernehmen in der Raumfahrt eine kritische Rolle. Als Partner der Wissenschaft und Raumfahrtagenturen begleiten sie die Planung und übernehmen den Bau der Raumfahrzeuge und Nutzlasten. Die von ihnen mit entwickelte Technik erlaubt dabei, die Satelliten immer moderner werden zu lassen und zunehmend kostengünstiger zu betreiben. Aber nicht nur das Zustandekommen von Missionen steht im Fokus dieser Unternehmen. Immer wichtiger wird die Planung des Missionsendes, der Rückführung, Entsorgung und ggf. auch die Verlängerung von Missionen nehmen immer breiteren Raum ein. Die Problematik der Weltraumschrotts stellt die Raumfahrt vor neue Herausforderungen, die künftig mit neuen Lösungen für Planung, Reparatur oder Rettung von Missionen beantwortet werden müssen.

Die geometrische Vermessung des Universums kann eine Reihe von Erkenntnissen liefern, die Aufschluss über seine wahre Größe geben – und damit auch sowohl über seine kontinuierliche Ausdehnung als auch seine innere Beschaffenheit. Diesen Auftrag hat das jüngst gestartete Weltraumteleskop Euclid der ESA, das eine umfangreiche Beobachtung des Weltraums im visuellen sowie dem nahinfraroten Spektrum vornehmen wird. Durch diese Himmelsdurchmusterung erhoffen sich die Astronomen weitere Daten zur Bestimmung der dunklen Energie als auch der dunklen Materie im All. Das gesammelte Datenmaterial wird darüberhinaus in bereitgestellten Katalogen den Forscherinnen und Forschern weltweit noch über Jahre hinaus eine Forschungsgrundlage sein.

Eines der Rätsel der Kosmologie ist das Verhältnis von Materie zu Anti-Materie und warum es im Weltall mehr Materie als Anti-Materie gibt. Und man weiß, dass das Standardmodell der Physik zwar für unsere üblichen Energiebereiche gilt aber in der Dimension des Universums nicht alles erklärt. Um diese Widersprüche aufzudecken hat das CERN mit dem LHCB einen Detektor im Betrieb, der diese Grenzen der Physik ausloten und neue Erkenntnisse liefern soll.

Nach dem CMS-Detektor ist ATLAS das zweite große Detektor-System am Large Hadron Collider am CERN in Genf, dass den Nachweis des Higgs-Bosons geliefert hat und mit seiner aufwändigen Technik auch heute noch weiter Teilchenkoliisionen beobachtet und damit aktiv zur Grundlagenforschung beiträgt.

Der CMS (Compact Muon Solenoid) ist einer der beiden Detektoren, die gemeinsam den Nachweis des Higgs-Bosons ermöglicht haben und ist eine dieser gigantischen Strukturen 100m unter der Erde am CERN and dem die vom LHC beschleunigten Teilchen untersucht werden.