Euclid (Weltraumteleskop)

Euclid
Euclid
(c) ESA/C. Carreau, CC BY-SA 3.0 igo
Typ:Weltraumteleskop
Betreiber:Europaische Weltraumorganisation ESA
Missionsdaten
Masse:2160 kg (Startmasse)
Start:2023
Trägerrakete:Falcon 9
Status:im Bau
Bahndaten
Bahnhöhe:Orbit um den Lagrange-Punkt L2 des Erde-Sonne-Systems

Euclid – benannt nach dem antiken Mathematiker Euklid von Alexandria – ist ein im Bau befindliches Weltraumteleskop der ESA, im Rahmen des Programmes Cosmic Vision 2015–2025, zur Erforschung der sogenannten dunklen Energie und Materie. Das Weltraumteleskop soll 2023 mit einer Falcon-9-Rakete des privaten Raumfahrtdienstleisters SpaceX seine Reise beginnen[1][2] und nach etwa 30 Tagen seinen Zielort, den zweiten Lagrange-Punkt (kurz L2), im Erde-Sonne System, erreichen.[3] Dort angekommen soll das Teleskop etwa sechs Jahre lang den Weltraum erkunden[4] und mehr als ein Drittel des gesamten Himmels durchmustern.[5]

Bauvergabe und Bau

Die Verträge mit den beteiligten Instituten, die die beiden wissenschaftlichen Instrumente bauen werden, wurden am 20. Juni 2012 unterschrieben. Am 24. Januar 2013 wurde bekannt gegeben, dass die NASA Sensoren für das Infrarotinstrument von Euclid liefern wird.[6] US-Wissenschaftler sind damit an Euclid beteiligt.[7]

Der Bau des Raumflugkörpers wurde im Juni 2012 ausgeschrieben.[8] In Astriums Entwurf für Euclid bestehen die beiden ersten der drei Teleskopspiegel aus Siliziumcarbid. Im alternativen Entwurf von Thales Alenia Space sollten diese Teleskopspiegel aus Glaskeramik bestehen, die von einer Stützstruktur aus Siliciumnitrid stabilisiert werden.

Astrium in Toulouse gewann am 11. Juni 2013 den Auftrag für das Nutzlastmodul von Euclid mit Teleskopspiegeln aus Siliciumcarbid.[9][10] Thales Alenia Space hingegen wurde am 27. Juni 2013 als Hauptauftragnehmer für Euclid ausgewählt. TAS baut demnach die Versorgungseinheit. In diese wird dann das Nutzlastmodul von Astrium eingebaut.[11][12]

Im Juli 2020 waren die Arbeiten und Tests an den beiden Instrumenten abgeschlossen.[13]

Start

Das Weltraumteleskop sollte nach ursprünglicher Planung mit einer Sojus-Rakete von Kourou starten.[14] Aufgrund des Kriegs Russlands in der Ukraine und den darauf folgenden Embargos wurden im März 2022 die geplanten Starts mit der Sojus-Rakete aufgekündigt.[15] Stattdessen wird Euclid mit einer Falcon-9-Rakete des privaten Raumfahrtdienstleisters SpaceX starten.[1][2]

Nutzlast und Instrumente

Euclid wird zwei Instrumente verwenden, die beide durch ein 1,2-m-Korsch-Teleskop[4] mit drei Spiegeln und 24,5 m Brennweite schauen und das gleiche Himmelsgebiet beobachten. Das Teleskop hat ein Sichtfeld von 0,8° × 1,2°.[16] Zur Rauschunterdrückung soll das Teleskop passiv und aktiv gekühlt werden. Das Visual Imager -Instrument (VIS) arbeitet im sichtbaren Licht und das Near Infrared Spectrometer and Photometer instrument (NISP) im nahen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums.

Beide Instrumente verwenden Arrays von mehreren nebeneinander angeordneten CCDs. Das Teleskop hat im infraroten Spektralbereich mehrere Filterräder und kann im Infrarotbereich Fotos oder Spektren aufnehmen und verwendet 16 CCDS, die Magnitudengrenze liegt bei 25.[17] Das VIS Instrument benutzt 36 CCDs, davon hat jeder Sensor 4000 × 4000 Pixel, die Magnitudengrenze liegt bei 24.[18]

Für die große Datenmenge gibt es einen Speicher mit mindestens 2,6 Tbit Speicherkapazität. Zur Positionierung des Bildfeldes kann sich Euclid in 80 Minuten um sich selbst drehen.[11] Für die Feinausrichtung wird Kaltgas verwendet.

Kommunikation

Die Telemetrie und Steuerbefehle werden im X-Band übertragen. Die Ergebnisse der Nutzlasten sollen im Ka-Band (26 GHz) über eine bewegliche Antenne an die Bodenstation gesandt werden. Vier Stunden pro Tag wird Euclid im Ka-Band senden, um bis zu 855 Gigabit täglich zu übertragen.[19] Als primäre Bodenstation war von Anfang an Cebreros in Spanien vorgesehen. Die große Datenmenge von Euclid machte einen weiteren Ausbau der Datenverarbeitung des ESTRACK Antennen-Netzwerks notwendig. Die Station in Cebreros wurde bis 2017 für den Empfang im Ka-Band aufgerüstet. Die Netzverbindungen wurden in Cebreros und Malargüe von 10 Mb/s auf 147 Mb/s ausgebaut, außerdem wurde von 2017 bis 2019 Malargüe um Ka-Band Empfang (26 GHz) erweitert.[20] In New Norcia wird zudem eine vierte 35-Meter-Antenne für X- und Ka-Band gebaut, die 2024 in Betrieb gehen soll. Damit wäre dann zu jeder denkbaren Zeit die Datenübertragung im Ka-Band möglich.

Missionsziele

Die Mission untersucht den Zusammenhang zwischen Rotverschiebung und der Entwicklung der kosmischen Strukturen, beispielsweise von Galaxien und Galaxienhaufen. Erfasst werden die Formen von Galaxien und Galaxienhaufen bis zu einer Rotverschiebung von ungefähr 2. Damit reicht der Blick ungefähr 10 Milliarden Jahre zurück und deckt damit den Zeitpunkt ab, zu dem die Dunkle Materie zu einer kosmologisch bestimmenden Größe wurde.

Euclid soll helfen, die folgenden Fragen zu beantworten:

  • Wie verteilt sich die Dunkle Materie im Universum?
  • Wie vollzog sich die Ausdehnung des Universums?
  • Was sagt uns dieses über die Eigenschaften der Dunklen Energie?
  • Verändert sich der Anteil an Dunkler Energie über die Zeit?
  • Wie formen sich die großräumigen Strukturen im Universum?

Für die Beantwortung dieser Fragen nutzt Eclid hauptsächlich zwei Mittel:

  1. Schwache Gravitationslinsen: Schwache Gravitationslinsen sind ein Mittel, um die Verteilung von dunkler Materie erfassen zu können, indem die Verzerrungen von Galaxien durch ungleich verteilte Massen entlang der Sichtlinien untersucht werden
  2. Baryonische Akustische Oszillationen: Dieses sind Wellen, die in großen Galaxienhaufen erkannt werden können. Aus diesen Wellenmustern kann ein Maßstab für die Ausdehnung des Universums abgeleitet werden und für die Beschleunigung durch Dunkle Energie.

Wissenschaftliche Auswertung

Die Daten von Euclid werden vom internationalen Euclid-Konsortium ausgewertet. Das ist ein Zusammenschluss von ungefähr 1000 Ingenieuren und Wissenschaftlern in ungefähr 100 verschiedenen Weltraumorganisationen, Universitäten, wissenschaftlichen Instituten, Observatorien und sonstigen Organisationen weltweit, mit dem Zweck der Auswertung der Missionsdaten und zur Überprüfung der Erkenntnisse mit erdgebundenen Teleskopen. Die Prozesse sollen in ähnlicher Weise laufen, wie DPAC die Daten der Gaia-Mission auswertet. Euklid befasst sich jedoch mehr mit Galaxien und Gravitationslinsen, als mit einzelnen Sternen. Sterne sind bei der Auswertung eher hinderlich und die beobachteten Himmelsbereiche umgehen Regionen mit hoher Sternendichte. Die Zentrale des Konsortiums befindet sich am Institut d’astrophysique de Paris. Mitarbeiter und Wissenschaftler können sich zudem über nationale Büros registrieren. Solche Büros gibt es in Österreich, Belgien, Kanada, Dänemark, Finnland, Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Niederlande, Norwegen, Portugal, Spanien, Rumänien, Schweiz, Vereinigtes Königreich, USA.

Quellen

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ a b European Space Agency to launch two missions on SpaceX rockets. In: Phys Org. Science X Network, 20. Oktober 2022, abgerufen am 27. Oktober 2022 (englisch).
  2. ↑ a b Jeff Foust: ESA moves two missions to Falcon 9. In: Space News. 20. Oktober 2022, abgerufen am 27. Oktober 2022 (amerikanisches Englisch).
  3. ↑ Mission Summary sci.esa.int
  4. ↑ a b Auf der Suche nach Dunkler Energie: Das neue Weltraumteleskop Euclid, DLR am 20. Juni 2012; abgerufen am 27. April 2015
  5. ↑ ESA: Euclid - Mussion-Science
  6. ↑ Euclid soll Licht ins Dunkel bringen, Michael Clormann auf Raumfahrer.net am 25. Januar 2013; abgerufen am 27. April 2015
  7. ↑ NASA signs on to European dark energy mission (englisch), Stephen Clark auf Spaceflightnow.com am 25. Januar 2013; abgerufen am 27. April 2015
  8. ↑ Dark Universe mission blueprint complete (englisch), ESA am 20. Juni 2012; abgerufen am 27. April 2015
  9. ↑ Euclid to probe dark Universe with Astrium science module (englisch), ESA am 11. Juni 2013; abgerufen am 27. April 2015
  10. ↑ Airbus Defence and Space is awarded the Euclid Payload Module contract by ESA (englisch), Airbus Defence and Space am 11. Juni 2013; abgerufen am 27. April 2015
  11. ↑ a b TAS Hauptauftragnehmer für ESA-Teleskop Euclid, Thomas Weyrauch auf Raumfahrer.net am 28. Juni 2013; abgerufen am 27. April 2015
  12. ↑ Thales Alenia Space wins prime contract for Europe’s Euclid cosmology satellite (Memento vom 4. November 2016 im Internet Archive) (englisch), Thales Group am 27. Juni 2013; abgerufen am 27. April 2015
  13. ↑ ESA Science & Technology - The Euclid space telescope is coming together. Abgerufen am 27. März 2021.
  14. ↑ Euclid Fact Sheet. ESA Science & Technology, abgerufen am 28. Dezember 2021.
  15. ↑ Soyuz embargo strands satellites with limited launch options, Space News, 10. März 2022
  16. ↑ ESA: Euclid - Telescope
  17. ↑ ESA Science & Technology - Euclid NISP instrument. Abgerufen am 20. Oktober 2022.
  18. ↑ ESA Science & Technology - Euclid VIS instrument. Abgerufen am 20. Oktober 2022.
  19. ↑ Euclid Consortium: Mission characteristics. 27. Dezember 2017, abgerufen am 26. Februar 2018 (englisch).
  20. ↑ Doing up the deep dish. Abgerufen am 28. April 2019 (britisches Englisch).
Raumsonden und Forschungsatelliten mit Beteiligung der ESA
Erfolgte Starts:

COS-B (1975) | GEOS 1 und 2 (1977, 1978) | ISEE 2 (1977) | Meteosat (1977–1997) | IUE (1978) | Marecs A und B (1981, 1984) | 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-1 (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) | CryoSat (2005) | SSETI Express (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) | Swarm (2013) | Gaia (2013) | Proba V (2013) | Sentinel 1A/1B (2014, 2016) | Sentinel 2A/2B (2015, 2017) | LISA Pathfinder (2015) | Sentinel 3A/3B (2016, 2018) | ExoMars Trace Gas Orbiter (2016) | Schiaparelli (2016) | Sentinel-5P (2017) | ADM-Aeolus (2018) | BepiColombo (2018) | Cheops (2019) | Solar Orbiter (2020) | JWST (2021) | MTG-I1 (2022)

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Euclid is an ESA mission to map the geometry of the dark Universe. Euclid will investigate the distance-redshift relationship and the evolution of cosmic structures. It achieves this by measuring shapes and redshifts of galaxies and clusters of galaxies out to redshifts ~2, or equivalently to a look-back time of 10 billion years. It will therefore cover the entire period over which dark energy played a significant role in accelerating the expansion. The Euclid spacecraft will have a launch mass of around 2100 kg. It will be about 4.5 metres tall and 3.1 metres in 'diameter' (with appendages stowed). The nominal mission lifetime is six years.