Astrobiology: The Detective Aboard NASA’s Perseverance Rover

This artist's concept depicts NASA's Mars 2020 rover exploring Mars.
SHERLOC on Perseverance’s Robotic ArmSHERLOC, one of the instruments onboard NASA’s Perseverance Mars rover, sits on the end of the rover’s robotic arm. Credits: NASA/JPL-Caltech. Full image and caption ›

An instrument called SHERLOC will, with the help of its partner WATSON, hunt for signs of ancient life by detecting organic molecules and minerals.


Mars is a long way from 221B Baker Street, but one of fiction’s best-known detectives will be represented on the Red Planet after NASA’s Perseverance rover touches down on Feb. 18, 2021. SHERLOC, an instrument on the end of the rover’s robotic arm, will hunt for sand-grain-sized clues in Martian rocks while working in tandem with WATSON, a camera that will take close-up pictures of rock textures. Together, they will study rock surfaces, mapping out the presence of certain minerals and organic molecules, which are the carbon-based building blocks of life on Earth.

SHERLOC was built at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California, which leads the Perseverance mission; WATSON was built at Malin Space Science Systems in San Diego. For the most promising rocks, the Perseverance team will command the rover to take half-inch-wide core samples, store and seal them in metal tubes, and deposit them on the surface of Mars so that a future mission can return them to Earth for more detailed study.

SHERLOC will be working with six other instruments aboard Perseverance to give us a clearer understanding of Mars. It’s even helping the effort to create spacesuits that will hold up in the Martian environment when humans set foot on the Red Planet. Here’s a closer look.

Mars 2020's SHERLOC Instrument
Mars 2020’s SHERLOC Instrument: An engineering model of SHERLOC, one the instruments onboard NASA’s Perseverance Mars rover. Located on the end of the rover’s robotic arm, SHERLOC will help determine which samples to take so that they can be sealed in metal tubes and left on the Martian surface for future return to Earth. Credits: NASA/JPL-Caltech. Full image and caption ›

The Power of Raman

SHERLOC’s full name is a mouthful: Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals. „Raman“ refers to Raman spectroscopy, a scientific technique named after the Indian physicist C.V. Raman, who discovered the light-scattering effect in the 1920s.

„While traveling by ship, he was trying to discover why the color of the sea was blue,“ said Luther Beegle of JPL, SHERLOC’s principal investigator. „He realized if you shine a light beam on a surface, it can change the wavelength of scattered light depending on the materials in that surface. „

This effect is called Raman scattering. Scientists can identify different molecules based on the distinctive spectral „fingerprint“ visible in their emitted light. An ultraviolet laser that is part of SHERLOC will allow the team to classify organics and minerals present in a rock and understand the environment in which the rock formed. Salty water, for example, can result in the formation of different minerals than fresh water. The team will also be looking for astrobiology clues in the form of organic molecules, which among other things, serve as potential biosignatures, demonstrating the presence life in Mars‘ ancient past.

„Life is clumpy,“ Beegle said. „If we see organics clumping together on one part of a rock, it might be a sign that microbes thrived there in the past.“

Nonbiological processes can also form organics, so detecting the compounds isn’t a sure sign that life formed on Mars. But organics are crucial to understanding whether the ancient environment could have supported life.

A Martian Magnifying Glass

Mineral Map Created During a Test of SHERLOC
Mineral Map Created During a Test of SHERLOC: In this test image by SHERLOC, an instrument aboard NASA’s Perseverance rover, each color represents a different mineral detected on a rock’s surface. Credits: NASA/JPL-Caltech. Download image ›

When Beegle and his team spot an interesting rock, they’ll scan a quarter-sized area of it with SHERLOC’s laser to tease out the mineral composition and whether organic compounds are present. Then WATSON (Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering) will take close-up images of the sample. It can snap images of Perseverance, too, just as NASA’s Curiosity rover uses the same camera — called the Mars Hand Lens Imager on that vehicle — for science and for taking selfies.

But combined with SHERLOC, WATSON can do even more: The team can precisely map SHERLOC’s findings over WATSON’s images to help reveal how different mineral layers formed and overlap. They can also combine the mineral maps with data from other instruments — among them, PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) on Perseverance’s robotic arm — to see whether a rock could hold signs of fossilized microbial life.

Meteorites and Spacesuits

Any science instrument exposed to the Martian environment for long enough is bound to change, either from the extreme temperature swings or the radiation from the Sun and cosmic rays. Scientists occasionally have to calibrate these instruments, which they do by measuring their readings against calibration targets — essentially, objects with known properties selected in advance for cross-checking purposes. (For instance, a penny serves as one calibration target aboard Curiosity.) Since they know in advance what the readings should be when an instrument is working correctly, scientists can make adjustments accordingly.

About the size of a smartphone, SHERLOC’s calibration target includes 10 objects, including a sample of a Martian meteorite that traveled to Earth and was found in the Oman desert in 1999. Studying how this meteorite fragment changes over the course of the mission will help scientists understand the chemical interactions between the planet’s surface and its atmosphere. SuperCam, another instrument aboard Perseverance, has a piece of Martian meteorite on its calibration target as well.

While scientists are returning fragments of Mars back to the surface of the Red Planet to further their studies, they’re counting on Perserverance to gather dozens of rock and soil samples for future return to Earth. The samples the rover collects will be exhaustively studied, with data taken from the landscape in which they formed, and they’ll include different rock types than the meteorites.

Next to the Martian meteorite are five samples of spacesuit fabric and helmet material developed by NASA’s Johnson Space Center. SHERLOC will take readings of these materials as they change in the Martian landscape over time, giving spacesuit designers a better idea of how they degrade. When the first astronauts step on to Mars, they might have SHERLOC to thank for the suits that keep them safe.

About the Mission

Perseverance is a robotic scientist weighing about 2,260 pounds (1,025 kilograms). The rover’s astrobiology mission will search for signs of past microbial life. It will characterize the planet’s climate and geology, collect samples for future return to Earth, and pave the way for human exploration of the Red Planet. No matter what day Perseverance launches during its July 17-Aug. 11 launch period, it will land at Mars‘ Jezero Crater on Feb. 18, 2021.

The Mars 2020 Perseverance rover mission is part of a larger program that includes missions to the Moon as a way to prepare for human exploration of the Red Planet. Charged with returning astronauts to the Moon by 2024, NASA will establish a sustained human presence on and around the Moon by 2028 through the agency’s Artemis lunar exploration plans.

For more about Perseverance:

mars.nasa.gov/mars2020/

nasa.gov/perseverance

NASA’s Perseverance Rover Mission Getting in Shape for Launch

The Perseverance rover’s astrobiology mission will search for signs of ancient microbial life. It will also characterize the planet’s climate and geology, collect samples for future return to Earth, and pave the way for human exploration of the Red Planet. The Perseverance rover mission is part of a larger program that includes missions to the Moon as a way to prepare for human exploration of the Red Planet. Charged with returning astronauts to the Moon by 2024, NASA will establish a sustained human presence on and around the Moon by 2028 through NASA’s Artemis lunar exploration plans.

Es ist schön den Rover seit der Ankündigung 12.2012 so zu sehen. Das sind die Bilder (sehr wichtiger Meilenstein) auf die ich jahrelang immer besonders warte, ca 7 Jahre Planung und Bau hat es bis hier gedauert. Die Nasa liegt mit Perseverance sehr gut im Zeitplan. Das baldige verstauen der Sonde in der Nutzlastvergleidung, der Zusammenbau der Rakete bzw. stapeln aller Komponente und der Start sind der schönste Abschnitt. Danach tritt wieder eine Wartephase ein (ca. 6 Monate) bis zur Ankunftszeit im Jahre 2021, wo es wieder interessant und spannend wird.

Christian Dauck
Image of the underside of the Mars 2020 rover
Perseverance from Below: The rover’s descent stage was recently stacked atop the rover at Kennedy Space Center, and the two were placed in the back shell that will help protect them on their journey to Mars. Credits: NASA/JPL-Caltech. Full image and caption ›​

Stacking spacecraft components on top of each other is one of the final assembly steps before a mission launches to the Red Planet.


Engineers working on NASA’s Perseverance rover mission at the Kennedy Space Center in Florida have begun the process of placing the Mars-bound rover and other spacecraft components into the configuration they’ll be in as they ride on top of the United Launch Alliance Atlas V rocket. The launch period for the mission opens on July 17 — just 70 days from now.

Called „vehicle stacking,“ the process began on April 23 with the integration of the rover and its rocket-powered descent stage. One of the first steps in the daylong operation was to lift the descent stage onto Perseverance so that engineers could connect the two with flight-separation bolts.

When it’s time for the rover to touch down on Mars, these three bolts will be released by small pyrotechnic charges, and the spacecraft will execute the sky crane maneuver: Nylon cords spool out through what are called bridle exit guides to lower the rover 25 feet (7.6 meters) below the descent stage. Once Perseverance senses it’s on the surface, pyrotechnically-fired blades will sever the cords, and the descent stage flies off. The sky crane maneuver ensures Perseverance will land on the Martian surface free of any other spacecraft components, eliminating the need for a complex deployment procedure.

The cone-shaped back shell for NASA's Perseverance rover
Protecting NASA’s Perseverance Mars Rover: The cone-shaped back shell for NASA’s Perseverance rover mission. Credits: NASA/JPL-Caltech. Full image and caption ›

„Attaching the rover to the descent stage is a major milestone for the team because these are the first spacecraft components to come together for launch, and they will be the last to separate when we reach Mars,“ said David Gruel, the Perseverance rover assembly, test, and launch operations manager at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California, which manages rover operations. „These two assemblies will remain firmly nestled together until they are about 65 feet [20 meters] over the surface of Mars.“

On April 29, the rover and descent stage were attached to the cone-shaped back shell, which contains the parachute and, along with the mission’s heat shield, provides protection for the rover and descent stage during Martian atmospheric entry.

Whether they are working on final assembly of the vehicle at Kennedy Space Center, testing software and subsystems at JPL or (as the majority of the team is doing) teleworking due to coronavirus safety precautions, the Perseverance team remains on track to meet the opening of the rover’s launch period. No matter what day Perseverance launches, it will land at Mars‘ Jezero Crater on Feb. 18, 2021.

Mars 2020's rocket-powered descent stage
Perseverance Rover Gets in Launch Shape: This image of the rocket-powered descent stage sitting on to of NASA’s Perseverance rover was taken in a clean room at Kennedy Space Center on April 29, 2020. Credits: NASA/JPL-Caltech. Full image and caption ›

Viren: Ursprung des Lebens?

07. Mai 2020

Bild: Fusion Medical Animation on Unsplash

Was ist ein Virus? Interview mit Astrobiologe Aleksandar Janjic über die Grenzen des Wissbaren

Ist in der Krise noch ein sachlicher Blick auf das Thema Virus möglich? Das Virus als Krankheitsträger suggeriert für manche Autoren und User eine Verbindung mit konspirativer Politik, Geheimdienstmachenschaften und tabuloser Forschung. Dass aber Viren von Beginn der Evolution an als wichtige Informationsträger unseren Planeten mitgestaltet haben und dies weiterhin tun, wird leicht übersehen.

Ich finde das Corona-Virus total faszinierend und beobachte sehr interessiert die Entwicklungen (lese jeden Tag bzw. ab 22 Uhr die neuste Nachrichten und gehe den/die gesamten Live-Ticker durch und gleichzeitig schütze ich mich so gut ich kann.

Auch die Auswirkungen auf das Menschliche Zusammenleben, Klima/Umwelt und Wirtschaft sind sehr interessant. Angst habe ich keine, das ist halt unsere Erde (jeder versucht zu leben/ zu Überleben, sucht seinen Platz, Leben ensteht und wird genommen, es ist alles ein ständiger Kreislauf und dazu gehören auch nun mal Bakterien und Viren.

Mittwoch über den Astrobiologe Aleksandar Janjic geschrieben, da finde ich doch einen aktuellen Artikel von heute. Totaler Zufall ich wollte spontan einfach nur mal nachschauen, bevor ich mich mit Filmen und Anime schauen beschäftige.

Vor der suche hatte ich online ein Live Video geschaut: Am heutigen Donnerstag wird Microsoft im Rahmen eines weiteren Inside Xbox Events nähere Details zur Xbox Series X geben. Es dürfen spannende Informationen zum Spiele-Lineup zum Release sowie weitere technische Spezifikationen der Konsole erwartet werden.

Davor war ich spazieren, hab im Garten ein Kaffee getrunken und die Demo vom Final Fantasy Remake ausprobiert. So sieht mein Tag aus als Asperger-Autist – Abwechslungsreich, von allem ein bisschen.

Christian Dauck

Der Astrobiologe Aleksandar Janjic von der TU München erklärt im Interview die faszinierende Welt der Viren und überlegt: „Es gibt Forschung, die die Hypothese aufstellt, dass Viren älter als Zellen wären und somit nicht nur als Krankheitserreger und Plagen, sondern vielleicht sogar als Beginn des Lebens selbst zu sehen.“ Diese Thesen lassen sich nicht auf der Erde nachprüfen, weil fossile Viren aus der Zeit vor 4 Milliarden Jahren fehlen. Die Suche nach Viren auf anderen Planeten könnte jedoch Antworten liefern. Auch wenn es angesichts der aktuellen Todeszahlen in Bezug auf Corona makaber klingt, Viren könnten uns entscheidende Hinweise auf die Entstehung, den Ursprung und die Geschichte des Lebens geben. Janjic geht auf das Thema auch in zwei Büchern ein, die bei Springer Nature erschienen sind: „Lebensraum Universum: Einführung in die Astrobiologie“ (2017) und“„Astrobiologie – die Suche nach außerirdischem Leben“ (2019).

Wie kann man ein Virus definieren?

Aleksandar Janjic: Bei einem Virus handelt es sich um genetische Information in Form eines Virions, das sich in einem Wirt befindet und sich dort vermehrt. Viele Laien vergessen diesen Unterschied: Wenn ein Viruspartikel in der freien Luft oder sonst wo umherschwebt, spricht man von einem Virion und nicht von einem Virus. Dieses Virion besteht (meistens) aus RNA und einer Hülle. Erst wenn dieses Virion in eine biologische Zelle eindringt und dort im genetischen Apparat des Wirts Arbeit verrichtet, spricht man von einem Virus. Ein Virus ist also zuvor „freie“ genetische Information (meist RNA), die sich innerhalb eines Wirts eingenistet hat und sich dort vervielfältigt, um die Information dann wieder in die Umwelt freizusetzen.

Was besagt die Virus-First-Hypothese, die Sie letztes Jahr bei der NASA vorgeschlagen haben?

Aleksandar Janjic: Heute wissen wir nicht genau, wie das Leben auf der Erde entstanden ist – ebenso wissen wir nicht, wann und wie Viren auf der Erde entstanden sind. Hierzu gibt es hauptsächlich drei konkurrierende Hypothesen in der evolutionären Virologie. Bei manchen geht man davon aus, dass Viren erst nach den Zellen entstanden sind – quasi als übrig gebliebener RNA – und DNA-Müll von Zellen (Virus escape hypothesis) oder sogar stark reduzierte Bakterien selbst (Virus regression hypothesis). Tatsächlich kennt man heute ein paar seltene Fälle, in denen sich ein Bakterium so stark in seinem Genom reduziert hat, dass es sich eigentlich wie ein Virus verhält. Die Virus-First-Hypothse geht jedoch einen anderen Weg: Hier wird davon ausgegangen, dass vor der DNA erst einmal die RNA auf der Erde entstanden ist.Heute können wir RNA im Labor ziemlich simpel spontan entstehen lassen und auch auf der Urerde war dies möglich. Die meisten Viren arbeiten interessanterweise mit RNA, die einfacher aufgebaut ist als die uns vertraute DNA. Die Idee ist also: Bei der Entstehung des Lebens sind zuerst nicht Zellen, sondern zunächst sogenannte Viroide und irgendwann Virionen aus RNA entstanden, die einfach als chemische Schnipsel in die Umwelt freigegeben wurden und als chemische Informationsträger umherschwirrten. Wir sagen, dass sich chemische Information von RNA im Umwelt-Kontext ausgebreitet hat. Somit wären Viren älter als Zellen und somit nicht nur als Krankheitserreger und Plagen, sondern vielleicht sogar als Beginn des Lebens selbst zu sehen.Das Problem ist: Auf der Erde ist es kaum möglich, die Hypothesen gegeneinander zu testen, weil wir keine fossilisierten Viren aus der Zeit vor 4 Milliarden Jahren haben. Deshalb ist es hier besonders interessant zu sehen, was wir im Boden vom Mars finden könnten, da hier sehr altes Gestein überdauert hat, was auf der Erde nur sehr selten zu finden ist. In der Raumfahrt ist die Kontamination immer ein Problem.

Wäre es also klüger, keine Astronauten auf den Mars zu schicken?

Aleksandar Janjic: Kontamination ist sogar bei unbemannten Missionen ein wichtiges Problem, weshalb es eigens dafür sogenannte „Planetary Protection“-Abteilungen gibt, die sich damit beschäftigen, Raumsonden so steril wie möglich zu halten. Bei bemannten Missionen würden selbstverständlich auch allerlei Mikronauten an Bord sein, das kann man nicht verhindern.Nun kann man zwei Positionen einnehmen: Entweder sagt man, dass man eher davon Abstand halten sollte, weil sonst die Gefahr besteht, ein potentielles Ökosystem zu verändern, das wir gar nicht kennen – genauso, wie wenn wir entlegene Regenwald-Systeme zum ersten Mal betreten. Besonders dämlich wäre hier natürlich, dass wir verkünden, wir hätten außerirdisches Leben gefunden – und am Ende ist es einfach nur eine Verschmutzung, die man von der Erde selbst mitgenommen hat.Andererseits kann man aber auch davon ausgehen, dass Mikroben möglicherweise schon völlig natürlich unter Planeten ausgetauscht wurden, was als Transspermie oder Panspermie bezeichnet wird. Tatsächlich gibt es Hinweise darauf, dass es einige extreme Mikroorganismen gibt, die beispielsweise einen Asteroideneinschlag überstehen könnten und dann irgendwann als toter DNA-Junk oder vielleicht sogar als noch lebendige Entitäten auf anderen Himmelskörpern ankommen (im Inneren des Gesteins). Hier würde man also sagen, dass Planeten ohnehin keine isolierten biologische Systeme sind und eine „Verschmutzung“ schon immer stattgefunden hat. Ich tue mich hiermit schwer – vermutlich wird der Nachhaltigkeitsgedanke in der Astrobiologie auf lange Sicht keine große Rolle spielen. In der Astrobiologie gibt es die Hypothese, dass die Erde von anderen Planeten auch „Lebenselemente“ erhalten haben könnte, durch Meteoriteneinschlag zum Beispiel.

Wie solide sind die Argumente und Beweise?

Aleksandar Janjic: Das wird eigens als „Pseudopanspermie“ bezeichnet und ist heute als plausibles Szenario anerkannt. Es ist natürlich davon auszugehen, dass die Erde als planetarer Körper selbst viele wichtige Elemente bereitstellte, aber besonders in der Frühphase unseres Sonnensystems war es ziemlich turbulent und es ging drunter und drüber.Heute sind wir uns ziemlich sicher, dass viele Elemente, die das Leben heute benutzt und verbraucht, nicht nur irdischen Ursprungs sind, sondern – wie zum Beispiel Wasser-Reserven – von außen über Einschläge kamen. Übrigens: Es gibt ein paar Studien, bei denen man Mikroorganismen mit außerirdischem Gestein füttert. Und siehe da: Sie lieben es und verkosten es genauso gerne wie irdisches „Futter“. 

Was könnten uns Viren auf der Oberfläche des Mars erzählen?

Aleksandar Janjic: Auf der Oberfläche des Mars werden wir mit hoher Sicherheit keine Virionen finden können. Das fehlende Magnetfeld führt dazu, dass auf der Oberfläche zu viel Strahlung ankommt – biologische Strukturen würden hier also schnell degradieren, weil es auf der blanken Oberfläche keinen Schutz gibt. Deshalb zielen wir eher auf den Untergrund oder auf Mikro-Nischen.Es gibt hier drei Szenarios: (1) Wir finden gar nichts und wir sind genauso schlau wie zuvor. (2) Wir finden Überreste von Zellen und Virionen. Dann haben wir außerirdisches Leben nachgewiesen, können aber immer noch nicht sicher sein, ob Viren wirklich vor Zellen in der Evolution entstehen. (3) Das dritte Szenario ist das interessanteste aus meiner persönlichen Sicht: Stellen Sie sich vor, dass wir sehr viele Überreste von Virionen finden, aber keine einzige Zelle. Das könnte darauf hindeuten, dass in der Evolution erst RNA-Systeme bis hin zu Virionen entstehen und erst viel später biologische Zellen. Da der Mars relativ kurz lebensfreundlich war, könnte die Evolution der chemischen Komplexität hier nach 500 Millionen Jahren zum Erliegen gekommen sein – also genau dann, als es auf der Erde vor 4 Milliarden Jahren erst so richtig mit dem Leben angefangen hat und – laut Virus-first-Hypothese – bereits erste Virionen-Vorläufer aus RNA gab (zum Beispiel sogenannte Viroide).

Könnten Corona oder auch andere Krankheiten außerirdischen Ursprungs sein?

Aleksandar Janjic: Hält man die Panspermie-Hypothese für akzeptabel, könnte man darüber nachdenken, ob biologische Entitäten natürlicherweise ab und zu auf die Erde kommen. Dafür gibt es heute – soweit ich weiß – keine Hinweise, auch nicht mit der extra hierfür durchgeführten Tanpopo-Mission der Japaner. Grundsätzlich ist es eine spannende Frage, ob wir im Erdorbit etwas finden könnten (z.B. biochemische Verbindungen), die wir von der Erde nicht kennen. Von willkürlichen Behauptungen und dogmatischen Aussagen würde ich aber abraten – ich sehe keine Hinweise dafür. Es kursieren Informationen im Netz, dass Corona in einem Labor gezüchtet wurde.

Wie realistisch ist solch ein Szenario und sitzt man dabei vielleicht einer Verschwörungstheorie auf?

Aleksandar Janjic: Jede Frage darf in den Naturwissenschaften gestellt werden. Jede Hypothese ist erlaubt und sollte bei Interesse getestet werden. Jedoch bedarf es bei außergewöhnlichen Aussagen auch außergewöhnliche Indizien, was hier meiner Meinung nach nicht gegeben ist. Einige Zeitungen berichteten über ein Forschungslabor, deren Leiterin viel mit Fledermauskot und den darin enthaltenen Coronaviren arbeitete. Es werden verschiedene Szenarien erwähnt, wie das Covid-19-Virus in die Stadt Wuhan gelangt sein könnte. Yanzhong Huang, Senior Fellow für Globale Gesundheit beim Council on Foreign Relations, schrieb vor kurzem in Foreign Affairs gegen die kursierenden Verschwörungstheorien, erwähnte aber auch Indizien, die für eine Freisetzung aus dem Labor sprechen.

Wie sicher sind Viren-Labore und gibt es Informationen über die Arbeit an deutschen Viren-Laboren?

Aleksandar Janjic: Viren-Labore, die mir bekannt sind, sind äußerst sicher. Teilweise arbeitet man extra auf Inseln, auch im Norden Deutschlands. Wie das Labor in China aufgebaut ist, weiß ich nicht. Ich kenne die Leute und das Labor nicht und kann dazu sodann auch nichts sagen. Solange es plausible Szenarien gibt, die das Virus natürlicherweise erklären, wäre ich mit willkürlichen Anschuldigungen sehr vorsichtig. Ich halte es aber grundsätzlich für richtig, andere plausible Möglichkeiten zumindest zu überprüfen. Medial ist ein (biologisches) Virus immer eine Sensation. Wie häufig trifft der Leser auf spektakuläre Schlagzeilen wie „Killerviren“ oder ähnliches.

Wie sieht aber der naturwissenschaftliche Kenntnisstand aus?

Aleksandar Janjic: Viren und Virionen sind ein faszinierendes Mysterium, obwohl sie allgegenwärtig sind. Sie sind die häufigsten biochemischen Entitäten auf unserer Erde – ein außerirdischer Besucher würde vermutlich denken, dass unsere Erde in erster Linie eine Viren-Welt ist, weil selbst in winzigen Wasserproben tausendfach mehr Viren als irgendwelche Mikroben vorhanden sind. Man spricht hier auch von der „Virosphäre“ – und die ist auf der Erde extrem viel größer als die eigentliche Biosphäre.Für uns gibt es hier noch viel zu tun. Wann und wie sind Virionen auf der Erde entstanden? Gibt es mehrere Szenarien, oder nur eines? Entstehen heute auch neuartige Viren, wenn sich Bakterien genetisch reduzieren oder genetisches Material verlieren? Gibt es Viren, die unsere Gesundheit fördern und zum Ziel haben, dass ein Wirt so lange wie möglich überlebt?Die spannendste Frage für mich ist jedoch: Wie verhält sich Information in einem Virus? Wie baut sie sich auf und wie nimmt Information Raum und Zeit in dieser Welt in Anspruch, um sich zu vervielfältigen? Sie merken es schon – bei der Frage nach der Entstehung des Lebens und nach dem Wesen von Viren geht es am Ende vielleicht gar nicht mehr um die Biologie oder Chemie, sondern vielmehr um theoretische Physik und Informationswissenschaft.

Könnten Sie die Rolle der Physik und Informationswissenschaft noch etwas erklären? Welche Methoden und Ausgangsfragen tauchen hier auf?

Aleksandar Janjic: Bei der Frage nach der Entstehung des Lebens steht natürlich erstmal grundsätzlich die Frage, was Leben überhaupt sein soll. In den vergangenen Jahrzehnten wurde das Wesen des Lebens oft über äußere Eigenschaften definiert, was aus heutiger Sicht nicht zielführend ist, auch wenn es in Schul-Lehrbüchern noch immer so steht. Merkmale wie Replikation, Stoffwechsel, Evolution, Wachstum usw. sind oft widersprüchlich, weil es ab und zu lebende Systeme gibt, die diese Merkmale nicht zeigen (z.B. Nervenzellen, die sich nicht replizieren oder Lebewesen, die ihren Stoffwechsel zeitweise komplett auf 0 setzen) – und noch viel schwieriger: Es gibt Phänomene, die uns nicht-lebendig erscheinen, obwohl sie sich replizieren, oder einen Stoffwechsel aufweisen und evolvieren (von Viren, die in der klassischen Biologie nicht als lebendig angesehen werden, über selbstordnende Computersysteme bis hin zu Städten). Bei der NASA spricht man hier auch eigens vom „Problem of Counter Example“.Es ist also dasselbe Problem wie bei dem Wasser vor 500 Jahren: Wenn Menschen vor 500 Jahren das Wesen des Wassers beschreiben wollten, mussten sie sich auf die äußeren Eigenschaften beschränken – also z.B., dass es nass ist und fließt. Das war damals das Wasser. Erst heute haben wir natürlich ein „inneres“ Verständnis über Wasser, und zwar durch die Beschreibung von chemischen Molekülen in Form von H2O. Es ist davon auszugehen, dass uns bei der Beschreibung des Lebens ebenfalls eine „innere“ Beschreibung mehr erzählen wird, als die bloße Auflistung von äußeren Eigenschaften. Hier kommt die theoretische Physik und Informationswissenschaft ins Spiel. Hierbei geht es um Entropie und die Selbstordnung von Information in chemischen Systemen.Einfach gesagt ist die Annahme von mir und Kollegen, dass sich Information in einem Umwelt-Kontext aufbauen kann, wenn genügend Material- und Energieaustausch stattfindet und Systeme sich somit fern des thermodynamischen Gleichgewichts befinden. Was wir versuchen, ist, einen Punkt oder Schwellenwert herauszufinden, ab dem selbstordnende Information so komplex wird, dass eine Selbstorganisation eintritt. Hier geht es wiederum um Begriffe wie Emergenz von Information, also dem Aufstieg neuer Strukturen und Funktionen, die aus dem vorherigen System nicht abzuleiten wäre. In der deutschen Sprache wechselt der Artikel, wenn es sich um einen PC-Virus (der) oder ein biologisches Virus (das) handelt.

Gibt es sonst Verbindungen zwischen diesen Arten von Viren?

Aleksandar Janjic: In beiden Fällen breitet sich Information in einem Umwelt-Kontext aus, wobei im zweiten Fall die Umwelt digital ist. Beide Welten sind faszinierend und sie hängen aus Sicht der Informationswissenschaft inhaltlich zusammen. Computerviren können sich mittlerweile teilweise selbstständig ordnen und vervielfältigen. Generell ist bei Computerwissenschaften immer eine Schnittstelle zur Astrobiologie zu finden: Was ist Leben aus physikalischer Sicht? Wie wird Information kodiert und gibt es hier mehrere Möglichkeiten für Leben (statt DNA und RNA binäre Lebensformen?). Wie entsteht Leben aus physikalischer Sicht aus Informationsmaximierung durch Entropieverlust? Ist auch maschinelles Leben ab einer gewissen Komplexitätsstufe und Selbstorganisation von Information möglich? Wir leben in spannenden Zeiten.

https://www.heise.de/tp/features/Viren-Ursprung-des-Lebens-4714415.html

Astrobiologe Aleksandar Janjić: „Astrobiologie hat nichts mit Ufos zu tun“

„Astrobiologie hat nichts mit Ufos zu tun“

Zwei Bücher hat der Freisinger Astrobiologe Aleksandar Janjić bereits veröffentlicht. Am dritten arbeitet er gerade.

Am dritten Buch Arbeitet der Autor schon, ich bin gespannt. Viele denken bei Astrobiologie eher an Außerirdische, ich nicht. Es ist so wie der Autor sagt. Das Forschungsfeld ist sehr schnelllebig zur Zeit, das ist es in der tat. Außerdem sind spannende Raumsonden zur genaueren Erforschung von Monden und bekannten Exoplaneten geplant, wunderbare Zeiten stehen da bevor. Das wird super und spannend. Die Zeit der Astrobiologen kommt noch, sie müssen nur abwarten.

Christian Dauck

Zwei Bücher hat der Freisinger Astrobiologe Aleksandar Janjić bereits veröffentlicht. Am dritten arbeitet er gerade.

Aleksandar Janjić arbeitet bereits an seinem dritten Buch zu seinem Studienfach. In diesem geht es etwa darum, wie das Leben auf der Erde entstanden sein könnte.

Aleksandar Janjić, 27, ist der jüngste deutsche Wissenschaftsautor. Der Freisinger hat an der TU München studiert, 2018 den Master abgeschlossen. Vor Kurzem ist sein zweites Buch „Astrobiologie – die Suche nach außerirdischem Leben“ erschienen. Ein Gespräch über die Entstehung des Lebens, einen Trip zur NASA und grüne Männchen.

SZ: Sie haben mit 27 Jahren bereits Ihr zweites Buch veröffentlicht, über Astrobiologie. Viele Wissenschaftler beginnen damit erst nach der Promotion. Wie kamen Sie auf den Geschmack?

Aleksandar Janjić: Da ich von Anfang an wusste, dass ich den Doktor an der TU nicht machen werde, war es mir schon früh wichtig, Bücher zu schreiben, um mich da ein bisschen abzukoppeln. Ich hab im Bachelorstudium mein erstes Buch veröffentlicht: „Lebensraum Universum“. Das wurde 2017 veröffentlicht, aber ich hab’s 2016 eigentlich schon zu Ende geschrieben.

Wie ist das Buch zustande bekommen?

Ich hatte einen Kurs, der hieß „Einführung in die Astrobiologie“, da war ich 20 oder 21. Da musste man am Ende drei Artikel über drei verschiedene Themen schreiben. Das erste war „Entstehung des Lebens“, das zweite „Exoplaneten-Forschung“ und das dritte „Sonnensystem-Forschung“, zusammen etwa 60 Seiten. Und dann hab ich mir gedacht: Wenn ich das schon so habe, kann ich das doch an ein populäres Magazin schicken als Artikel, der Prof war da auch voll dafür.

Und dann hab ich das bei Spektrum der Wissenschaft eingereicht. Die fanden das gut, aber es war zu lang, und sie meinten dann: Schick es doch an Springer, das ist ein Verlagspartner von uns. Dort meinten sie dann: Ja, das passt, aber es müssen mehr Seiten sein. Das heißt, ich bin dann noch mal mehr in die Tiefe gegangen, hab mehr ausformuliert und hatte letztlich dann 200 Seiten.

Zwei Jahre später, 2019, standen Sie dann erneut vor der Tür.

Das zweite Buch sollte eigentlich eine zweite Auflage des ersten sein. Ich hatte dann aber so viel mehr Text, dass allein der Mehr-Text schon größer war als das erste Buch. Und daraus ist dann das zweite Buch geworden. Gedauert hat das ungefähr ein halbes Jahr. Schwierig dabei war: Das Forschungsfeld ist sehr schnelllebig zur Zeit, jeden Monat werden Paper veröffentlicht, die etwas revidieren oder konkretisieren.

In Deutschland findet die Astrobiologie noch nicht so viel Beachtung, zumindest gibt es keinen Studiengang, der so heißt.

Das ist in anderen Ländern anders, in den USA oder in den Niederlanden kann man Astrobiology tatsächlich von Anfang an studieren. In Deutschland ist es so: Die meisten Astrobiologen kommen entweder aus der Biologie oder Geologie oder aus der Astrophysik. Oder sie machen es wie ich, dass sie Beides studiert haben.

Womit beschäftigt sich die Astrobiologie?

Das Hauptthema der Astrobiologie ist die Erde: Wie ist das Leben auf der Erde entstanden? Das ist eines der größten Rätsel, wir wissen es immer noch nicht. Wir können es im Labor ansatzweise nachvollziehen. Es gibt auch einen zweiten Sektor: Wie können wir auf dem Mars oder sonst wo Leben nachweisen, sollte es das gegeben haben vor Milliarden Jahren? Und der dritte Sektor, der ist in Garching ganz stark ausgebaut: die Exoplaneten. Wie können wir sie aufspüren und, sollte es dort Leben geben, etwas darüber erfahren? Ist zum Beispiel die Atmosphäre mit Gasen angereichert, die biologischen Ursprungs sind?

Viele denken bei Astrobiologie eher an Außerirdische, manche auch an Verschwörungstheorien. Wie gehen Sie damit um?

Astrobiologie ist wirklich der Wissenschaftszweig, es hat nichts mit Ufos oder grünen Männchen zu tun, überhaupt nicht. Es geht zum Beispiel darum, was man auf dem Mars in zwei Meter Bodentiefe für Fossilien, Mikrofossilien von Mikroben, erwarten würde. Es passiert schon, dass solche Fragen kommen, aber ich seh das locker: Jede Frage ist erlaubt in den Naturwissenschaften, aber wer etwas behauptet, muss auch einen Mechanismus dahinter erklären oder irgendeine Möglichkeit, das wissenschaftlich zu überprüfen. Und wenn jemand völlig dogmatisch argumentiert, dann lass ich die Frage halt beiseite.

Wer fest an Aliens glaubt, lässt sich davon sicher nicht überzeugen.

Dann sage ich: Wieso sollte es das geben müssen? Wir haben einfach noch nicht hinreichend genügend Daten, um solche Schlüsse zu ziehen. Wir haben die Erde als einziges Referenzsystem, damit kann ich statistisch nicht arbeiten. Bei manchen löst das dann ein bisschen Verwunderung aus, die sagen dann: Ach, es gibt doch so viele Sterne, Galaxien … Und ich sage: Woher wollt ihr das wissen, vielleicht ist die Erde ein extrem unwahrscheinlicher Prozess? Ich würde sagen: Ich bin skeptisch und kritisch, bin aber im Herzen ein Agnostiker: Könnte sein, aber weiß ich nicht, und darum tangiert’s mich auch noch nicht.

Sie kommen aus Freising, leben hier auch, trotzdem war Ihr Vortrag kürzlich der erste in der Heimat. Wie kommt’s?

Das ist tatsächlich so. Es hat sich nie wirklich angeboten. Ich war immer deutschlandweit unterwegs bisher wegen meiner Bücher. Gerade bin ich aus Bonn von einer Konferenz zurückgekommen. Europaweit bin ich wegen meiner Forschungsergebnisse unterwegs. Das sind dann auch wirklich Fachkonferenzen. Oder in den USA, da war ich im Juni 2019 bei einer NASA-Konferenz.

Sie arbeiten bereits am dritten Buch.

Es heißt: „Das Phänomen Leben“ und erscheint dieses Jahr. Da geht es allein darum, was Leben ist, naturwissenschaftlich betrachtet. Eine sehr schwierige Frage. Darum, warum das eigentlich kein biologisches, sondern ein physikalisches Thema ist.

Lohnt sich das Schreiben denn finanziell?

Mit den Vortragshonoraren verdiene ich ein bisschen Geld dazu – was natürlich super ist als Absolvent, dass ich schon so eine Nebeneinkunft habe. Auch wenn’s finanziell immer noch schwer ist. Ich wohne tatsächlich noch daheim. Eben deshalb. Aber es ist natürlich schon geplant, die nächsten Jahre raus zu sein, vor 30 noch.

Sie haben zwei Nebenjobs, unter anderem beim Kinderland am Flughafen.

Ich bin da vielleicht drei Mal im Monat. Aber es macht Spaß. Kinder interessieren sich immer für das Thema Planeten und Lebewesen. Das genieße ich schon sehr. Und ich jobbe im Spot Shop ein paar Stunden die Woche. Aber nur bis März, dann geht’s wieder weiter an der Uni.

An der TU arbeiten Sie derzeit von Projekt zu Projekt. Soll das so bleiben?

Ich bin eher der Typ: Familie, Haus, Kinder. Also Projekten weiter hinterher zu ziehen, vor allem, wenn ich dafür nach Köln oder Darmstadt müsste: auf keinen Fall. Auch der Freundeskreis, ich würde das nicht aufgeben für irgendwelche Projekte.

Auch nicht für einen Flug ins All?

Nein, das sollen schön die Maschinen machen.

https://www.sueddeutsche.de/muenchen/freising/freising-astrobiologie-wissenschaftler-jung-1.4772698

Buch: Astrobiologie – die Suche nach außerirdischem Leben

Ich muss unbedingt mal die Bücher des Autors bestellen bzw. lesen. Seit dem Umzug ist dazu auch die Ruhe da, das wir in den kommenden tagen in Angriff genommen. Ich bin mal gespannt vieles weiß ich ja auch: zukünftige Raumsonden, Teleskope und was auf der ISS gemacht wird, was dieses Forschungsfeld betrifft. Am Computer habe ich einen Ordner „Astrobiologie“ Da kommen Nachrichten, interessante Raumsonden für Asteroiden, Planeten oder Exoplaneten rein. da hab ich zum Beispiel Hayabusa 2, Rosetta, Tess, Cheops und die Marsmissionen usw. Alles was die Astrobiologie weiterbringen kann.

Christian Dauck

Astrobiologie – die Suche nach außerirdischem Leben

  • Vereinigt die Fachdisziplinen Ökologie und Astrophysik
  • Erklärt verständlich Fakten aus wissenschaftlichen Publikationen
  • Präsentiert dem Leser exotische Welten

„Wie können wir in diesem Jahrhundert außeridisches Leben endgültig nachweisen? Sollte es Leben in unserem Sonnensystem geben, wird es in diesem Jahrhundert gefunden werden. Mit diesem Buch wird dem Leser der aktuellste Stand der Astrobiologie verständlich vermittelt und über die heutigen und anstehenden Missionen der Raumfahrtbehörden berichtet. Kommen Sie mit auf die Reise von der Entstehung des Lebens, über die Möglichkeiten von Leben in unserem Sonnensystem, bis hin zu Exoplaneten und fernen erdähnlichen Welten, um das Phänomen des Lebens als planetaren Prozess verstehen zu können.

Verlag: Springer; Auflage: 1. Aufl. 2019 (17. Oktober 2019)

10 Abb., 9 Abb. in Farbe.

ISBN-10: 3662594919

ISBN-13: 978-3662594919

Buchrückseite

Sollte es Leben in unserem Sonnensystem geben, wird es in diesem Jahrhundert gefunden werden. Mit diesem Buch wird dem Leser der aktuellste Stand der Astrobiologie verständlich vermittelt und über die heutigen und anstehenden Missionen der Raumfahrtbehörden berichtet. Kommen Sie mit auf die Reise von der Entstehung des Lebens, über die Möglichkeiten von Leben in unserem Sonnensystem, bis hin zu Exoplaneten und fernen erdähnlichen Welten, um das Phänomen des Lebens als planetaren Prozess verstehen zu können

Über den Autor und weitere Mitwirkende

Aleksandar Janjic, geboren 1992 in Freising, ist mit der Veröffentlichung seines ersten Buches zu einem der jüngsten Wissenschaftsautoren in Deutschland geworden. Er studierte sowohl Biowissenschaften als auch Astronomie an der Technischen Universität München und ist heute dort in der Forschung tätig. Neben seiner Forschungsarbeit hält er internationale Fachvorträge und arbeitet zudem als Kinderbetreuer.

Extraterrestrische Ozeane: ERC Advanced Grant für Joachim Saur

Einige der Monde der Gasriesen unseres Sonnensystems zählt die Forschung zu den vielversprechendsten Orten für die Suche nach außerirdischem Leben. Unter ihrer eisigen Oberfläche vermutet man nämlich flüssige Ozeane. Im Rahmen des Projekts EXO-OCEANS sollen diese Ozeane nun näher untersucht werden – mit Simulationen und Beobachtungen von der Erde.

Kölner Geophysiker erhält die wichtigste europäische Forschungsförderung / Gefördertes Projekt erforscht Ozeane auf Monden im äußeren Sonnensystem als Grundlage für die Suche nach extraterrestrischem Leben

Der Europäische Forschungsrat (ERC) hat den Kölner Geophysiker Professor Dr. Joachim Saur mit dem ERC Advanced Grant ausgezeichnet. Saur erhält Fördergelder in Höhe von 2,1 Millionen Euro. Der ERC Advanced Grant gilt als der wichtigste Förderpreis der europäischen Forschungslandschaft.

Joachim Saur ist Professor am Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln. Seine Forschung beschäftigt sich mit den Planeten und der Physik des Weltraums. Mit dem ERC Advanced Grant für das Projekt EXO-OCEANS werden Saur und sein Team extraterrestrische Ozeane vornehmlich auf den Monden im äußeren Sonnensystem suchen und erforschen. Die Existenz von flüssigem Wasser gilt als eine der wenigen essentiellen Voraussetzungen für Leben – zumindest so, wie wir es auf der Erde kennen.

Enceladus, ein kleiner Eismond im Orbit um den Gasriesen Saturn, gilt wegen seines unterirdischen Wasserozeans als heißer Kandidat für die Entstehung von Leben jenseits der Erde.
© NASA, JPL / CALTECH / SSI (AUSSCHNITT)
Aktive Geysire am Südpol des Saturnmonds Enceladus | Im Jahr 2005 entdeckte die Raumsonde Cassini aktive Geysire am Südpol des Saturnmondes Enceladus, die dauerhaft Fontänen aus Wasserdampf und feinen Eispartikeln in den Weltraum abgeben.

Mit innovativen Methoden und Techniken, die aus einer Kombination von Computersimulationen und neuen Teleskopbeobachtungen bestehen, plant das Team um Saur, Ozeane auf Saturnmonden (Zum Beispiel Enceladus der ebenso wie andere Monde ein heißer Kandidat ist) und auch außerhalb unseres Sonnensystems zu suchen. Zudem ermöglicht die Forschungsarbeit erstmals detaillierte Analysen der Ozeane auf den Jupitermonden Europa und Ganymed. Bisherige Ansätze konnten auf diesen Jupitermonden Wasservorkommen zwar nachweisen, sind aber an ihre Grenzen gestoßen, wenn es um weitere Charakterisierungen ging.

Das nun geförderte Projekt EXO-OCEANS soll die Erforschung von extraterrestrischen Ozeanen erheblich voranbringen und damit Grundlagen für die Suche nach der Existenz außerirdischen Lebens schaffen. Das Projekt wird zudem wichtige Ergebnisse für die ab ca. 2030 geplanten weiteren Untersuchungen der Jupitermonde Ganymed und Europa durch die ESA und NASA Missionen JUICE und EUROPA CLIPPER liefern.

Die ESA-Mission JUICE soll die Monde des Jupiter erforschen. Bild: JUICE: ESA/ATG medialab, Jupiter: NASA/ESA/J. Nichols (University of Leicester); Ganymed: NASA/JPL; Io: NASA/JPL/University of Arizona; Callisto und Europa: NASA/JPL/DLR
Die Nasa -Mission Europa Clipper. Europa ist im Sonnensystem einer der Geheimtipps, wo Leben entstanden sein könnte. Der Grund, warum die Nasa 2023 unbedingt ihre Mission Europa Clipper dorthin schicken will.

ERC Advanced Grants werden an herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für Projekte vergeben, die aufgrund ihres innovativen Ansatzes mit Unsicherheiten verbunden sind, aber bahnbrechende neue Wege in ihrem jeweiligen Forschungsfeld eröffnen können. Gefördert werden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die über Jahre konstant erfolgreich auf höchstem Niveau arbeiten.

Joachim Saur studierte Physik und Geophysik an den Universitäten Stuttgart und Köln. Anschließend arbeitete er als Postdoc am Observatoire de la Côte d’Azur (Nizza, Frankreich) und an der Johns Hopkins University (Baltimore, Maryland, USA) sowie als Senior Research Scientist am Applied Physics Laboratory (Laurel, Maryland, USA). 2005 kehrte Saur als Professor an das Institut für Geophysik und Meteorologie nach Köln zurück. In den Jahren 2011 und 2015 hatte er zudem eine Gastprofessur an der Johns Hopkins University inne.

Exoplaneten: CHEOPS bereit für Wissenschaftsbetrieb

Nächster Meilenstein für CHEOPS: Nach umfangreichen Tests in der Erdumlaufbahn, die wegen der Coronakrise vom Missionspersonal teilweise vom Homeoffice aus durchgeführt werden mussten, wurde das Weltraumteleskop für wissenschaftsreif erklärt. CHEOPS steht für «CHaracterising ExOPlanets Satellite» und dient der Untersuchung bereits bekannter Exoplaneten, um unter anderem zu bestimmen, ob auf ihnen lebensfreundliche Bedingungen herrschen. Eine Medienmitteilung der Universität Bern.

CHEOPS ist eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Schweiz unter Leitung der Universität Bern in Zusammenarbeit mit der Universität Genf. Am Mittwoch, 25. März 2020 erklärte die ESA nach fast drei Monaten umfangreicher Tests und mitten in der Ausgangssperre zur Eindämmung des Coronavirus das Weltraumteleskop CHEOPS für wissenschaftsreif. Mit diesem Erfolg übergab die ESA die Verantwortung für den Betrieb von CHEOPS an das Missionskonsortium, das sich aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern und aus Ingenieurinnen und Ingenieuren von rund 30 Institutionen aus 11 europäischen Ländern zusammensetzt.

Erfolgreicher Abschluss der CHEOPS-Testphase trotz Coronakrise
Der erfolgreiche Abschluss der Testphase erfolgte in einer sehr herausfordernden Zeit, in der der fast das gesamte Missionspersonal seine Arbeit im Homeoffice verrichten musste. «Möglich wurde der Abschluss der Testphase nicht zuletzt dank dem vollen Einsatz aller Beteiligten und durch die Tatsache, dass die Mission über eine weitgehend automatisierte Betriebskontrolle verfügt, die es ermöglicht, auch von zu Hause aus Befehle zu senden und Daten zu empfangen», sagt Willy Benz, Astrophysikprofessor an der Universität Bern und Hauptverantwortlicher des CHEOPS-Konsortiums.

Von Anfang Januar bis Ende März testete und kalibrierte ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, Ingenieurinnen und Ingenieure, Technikerinnen und Techniker CHEOPS ausgiebig. «Wir waren begeistert, als wir feststellten, dass alle Systeme wie erwartet oder sogar besser als erwartet funktionierten», erzählt die CHEOPS-Instrumentenwissenschaftlerin Andrea Fortier von der Universität Bern, die das Inbetriebnahme-Team des Konsortiums leitete.

Hohe Anforderungen an Messgenauigkeit
Das Team konzentrierte sich zunächst auf die Beurteilung der photometrischen Leistungen des Weltraumteleskops. CHEOPS ist als Gerät von extremer Präzision konzipiert worden, das in der Lage ist, Exoplaneten von der Grösse der Erde zu entdecken. «Der kritischste Test bestand darin, die Helligkeit eines Sterns auf eine Abweichung von 0,002% (20 Millionstel) genau zu messen», erklärt Willy Benz. Diese Präzision ist erforderlich, um die Verdunkelung durch den Durchgang eines erdgrossen Planeten vor einem sonnenähnlichen Stern (ein als «Transit» bezeichnetes Ereignis, das mehrere Stunden dauern kann), gut zu erkennen. CHEOPS sollte auch demonstrieren, dass es dieses Niveau an Präzision während zwei aufeinanderfolgenden Tagen halten könnte.

CHEOPS übertrifft Anforderungen
Um dies zu verifizieren, zielte das Team auf einen Stern namens HD 88111. Der Stern liegt 175 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Hydra, und es ist nicht bekannt, ob ein Planet um ihn kreist. CHEOPS nahm alle 30 Sekunden während 47 aufeinanderfolgenden Stunden ein Bild des Sterns auf (siehe Abbildung 1), Jedes Bild wurde sorgfältig analysiert, zuerst durch eine spezialisierte automatische Software, dann durch die Teammitglieder, um anhand der Bilder die Helligkeit des Sterns so genau wie möglich zu bestimmen. Das Team erwartete, dass sich die Sternhelligkeit während der Beobachtungszeit aufgrund einer Vielzahl von Effekten etwas verändern würde, wie beispielsweise durch andere Sterne im Sichtfeld, durch leichte Zitterbewegungen des Satelliten oder durch den Einfluss der kosmischen Strahlung auf den Detektor.

Abbildung 1: Aufnahme von CHEOPS des Sterns namens HD 88111. Der Stern liegt 175 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Hydra, und es ist nicht bekannt, ob ein Planet um ihn kreist. CHEOPS nahm alle 30 Sekunden während 47 aufeinanderfolgenden Stunden ein Bild des Sterns auf. (Bild: ESA/Airbus/CHEOPS Mission Consortium)

Die Helligkeit des Sterns, die aus den 5’640 von CHEOPS über 47 Stunden aufgenommenen Bilder bestimmt wurde, ist in Abbildung 2 als «Lichtkurve» dargestellt. Die Kurve zeigt die durchschnittliche Veränderung in den Messungen der Helligkeit, deren mittlere quadratische Abweichung 0,0015% (15 Millionstel) beträgt. «Die von CHEOPS gemessene Lichtkurve war somit erfreulich flach. Das Weltraumteleskop übertrifft damit die Anforderung, die Helligkeit auf eine Abweichung von 0,002% (20 Millionstel) genau messen zu können», sagt der CHEOPS Mission Manager Christopher Broeg von der Universität Bern.

Abbildung 2: Die Helligkeit aus den 5’640 von CHEOPS über 47 Stunden aufgenommenen Fotos des Sterns namens HD 88111 als «Lichtkurve» dargestellt. (Bild: ESA/Airbus/CHEOPS Mission Consortium)

Ein Exoplanet, der schwimmen würde

Das Team beobachtete zahlreiche weitere Sterne, darunter einige, von denen bekannt ist, dass Planeten um sie kreisen, sogenannte Exoplaneten. CHEOPS zielte auf das Planetensystem HD 93396, das 320 Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild der Sextans liegt. Dieses System besteht aus einem riesigen Exoplaneten namens KELT-11b, der 2016 entdeckt wurde und der in 4,7 Tagen den Stern HD 93396 umkreist. Der Stern ist fast dreimal so gross wie die Sonne. Das Team wählte dieses spezielle System, weil der Stern so gross ist, dass der Planet lange braucht, um vor ihm vorbeizuziehen, nämlich fast acht Stunden. «Dies gab CHEOPS die Gelegenheit, seine Fähigkeit zu demonstrieren, lange Transitereignisse einzufangen. Diese sind vom Boden aus nur schwer zu beobachten sind, weil die Nächte, in denen es möglich ist, acht Stunden lang mit hoher Qualität zu beobachten, sehr selten sind», erklärt Didier Queloz, Professor am Departement für Astronomie an der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf und Sprecher des CHEOPS-Wissenschaftsteams. Die erste Transitlichtkurve von CHEOPS ist in Abbildung 3 dargestellt; der durch den Planeten verursachte Einbruch in der Kurve tritt etwa neun Stunden nach Beginn der Beobachtung auf.

Abbildung 3: Die Lichtkurve, die die erste Transiterkennung eines Exoplaneten durch CHEOPS zeigt. Der Exoplaneten KELT-11b kreist in 4,7 Tagen um den Stern HD 93396. Der durch den Exoplanten verursachte Einbruch in der Kurve beginnt etwa neun Stunden nach dem Beginn der Beobachtung. Unten: Residuen, die man durch Subtraktion der Lichtkurve (rote Kurve oben) von den CHEOPS Datenpunkten erhält.
(Bild: CHEOPS Mission Consortium)

Der von CHEOPS gemessene Transit von KELT-11b erlaubte es, die Grösse des Exoplaneten zu bestimmen. Er hat einen Durchmesser von 181’600 km, den CHEOPS mit einer Genauigkeit von 4’290 km messen kann. Der Durchmesser der Erde beträgt nur etwa 12’700 km, derjenige des Jupiters dagegen – des grössten Planeten unseres Sonnensystems – 139’900 km. Der Exoplanet KELT-11b ist also grösser als Jupiter, mittlerweile ist er aber fünfmal weniger massiv als dieser, was eine extrem geringe Dichte bedeutet: «Dieser Exoplanet würde in einem Aquarium schwimmen, das gross genug ist», sagt David Ehrenreich, CHEOPS-Projektwissenschaftler von der Universität Genf. Die geringe Dichte wird der Nähe zwischen diesem Exoplaneten und seinem grossen Stern zugeschrieben. Abbildung 4 zeigt eine Skizze des ersten von CHEOPS erfolgreich beobachteten Transitplanetensystems.

Abbildung 4: Grafik des ersten Transitplanetensystems, das von CHEOPS erfolgreich beobachtet wurde. Die farbigen Kreise zeigen die relative Grösse des Sterns (farbig) zum transitierenden Planeten (schwarz), für den Fall von HD 93396 (orange) und seinem Planeten
Kelt-11b und zum Vergleich die Sonne (gelb), die Erde und den Jupiter.
(Bild: CHEOPS Mission Consortium)

Diese Messungen von CHEOPS seien fünfmal genauer als solche von der Erde aus, sagt Benz. «Dies gibt einen Vorgeschmack, was wir mit CHEOPS in den kommenden Monaten und Jahren erreichen können», so Benz weiter.

CHEOPS – Auf der Suche nach potenziell lebensfreundlichen Planeten

Die CHEOPS-Mission (CHaracterising ExOPlanet Satellite) ist die erste der neu geschaffenen «S-class missions» der ESA (small class Missions mit einem ESA-Budget unter 50 Mio) und widmet sich der Charakterisierung von Exoplaneten-Transiten. CHEOPS misst die Helligkeitsänderungen eines Sterns, wenn ein Planet vor diesem Stern vorbeizieht. Aus diesem Messwert lässt sich die Grösse des Planeten ableiten und mit bereits vorhandenen Daten daraus die Dichte bestimmen. So erhält man wichtige Informationen über diese Planeten – zum Beispiel, ob sie überwiegend felsig sind, aus Gasen bestehen oder ob sich auf ihnen tiefe Ozeane befinden. Dies wiederum ist ein wichtiger Schritt, um zu bestimmen ob auf einem Planeten lebensfreundliche Bedingungen herrschen.

Cheops: the science begins

CHEOPS wurde im Rahmen einer Partnerschaft zwischen der ESA und der Schweiz entwickelt. Unter der Leitung der Universität Bern und der ESA war ein Konsortium mit mehr als hundert Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, Ingenieurinnen und Ingenieuren aus elf europäischen Nationen während fünf Jahren am Bau des Satelliten beteiligt.

CHEOPS hat am Mittwoch, 18. Dezember 2019 an Bord einer Sojus-Fregat-Rakete vom Europäischen Weltraumbahnhof Kourou, Französisch-Guyana, seine Reise ins Weltall angetreten. Seither umkreist CHEOPS die Erde innerhalb von ungefähr anderthalb Stunden in einer Höhe von 700 Kilometer entlang der Tag-Nacht-Grenze.

Der Bund Schweiz beteiligt sich am CHEOPS-Teleskop im Rahmen des PRODEX-Programms (PROgramme de Développement d’EXpériences scientifiques) der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Über dieses Programm können national Beiträge für Wissenschaftsmissionen durch Projektteams aus Forschung und Industrie entwickelt und gebaut werden. Dieser Wissens- und Technologietransfer zwischen Wissenschaft und Industrie verschafft dem Werkplatz Schweiz letztlich auch einen strukturellen Wettbewerbsvorteil – und er ermöglicht, dass Technologien, Verfahren und Produkte in andere Märkte einfliessen und so einen Mehrwert für unsere Wirtschaft erbringen.

CHEOPS im Orbit. © ESA – ATG medialab

DLR: Schwerkraft-Bremsmanöver an der Erde mit Blick auf den Mond

BepiColombo auf dem Weg zum Merkur: Schwerkraft-Bremsmanöver an der Erde mit Blick auf den Mond. Merkur-Raumsonde wird entlang der Erde auf den Weg Richtung Venus gelenkt. Spektrometer MERTIS beobachtet Mond im Vorbeiflug. Neue Informationen zu gesteinsbildenden Mineralen und den Temperaturen auf der Mondoberfläche erwartet. Eine Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Quelle: DLR

-Merkur-Raumsonde wird entlang der Erde auf den Weg Richtung Venus gelenkt.

-Spektrometer MERTIS beobachtet Mond im Vorbeiflug.

-Neue Informationen zu gesteinsbildenden Mineralen und den Temperaturen auf der Mondoberfläche erwartet.

-Schwerpunkte: Raumfahrt, Exploration
 
Raumfahrt ist Maßarbeit in höchster Präzision: In den frühen Morgenstunden am Karfreitag, dem 10. April, fliegt die ESA-Raumsonde BepiColombo mit über 30 Kilometern pro Sekunde von der Tagseite kommend auf die Erde zu. Sie wird um 6.25 Uhr MESZ über dem Südatlantik in 12.677 Kilometer Höhe den Punkt der größten Annäherung passieren und dadurch auf der Nachtseite weiter in Richtung inneres Sonnensystem fliegen, nun etwas langsamer, als sie angekommen ist.

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Spektrometer MERTIS
(Bild: DLR (CC-BY 3.0)

Für Planetenforscher und Ingenieure am
Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und dem Institut für Planetologie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster eine einmalige Gelegenheit zu einem besonderen Experiment am Erdtrabanten: Ohne Störungen durch die Erdatmosphäre wird die von der Sonne angestrahlte Vorderseite des Mondes mit dem am DLR entwickelten und gebauten Spektrometer MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer) schon am 9. April erstmals in den Wellenlängen des thermalen Infrarot beobachtet und auf ihre mineralogische Zusammensetzung untersucht. Am Merkur wird MERTIS die Zusammensetzung und die Mineralogie der Oberfläche und das Planeteninnere des Merkur untersuchen. Die wissenschaftliche Auswertung der Daten wird dann gemeinsam an den beteiligten Instituten in Münster, Berlin, Göttingen und Dortmund sowie mehreren europäischen und amerikanischen Standorten stattfinden.

Das sogenannte Flyby-Manöver an der Erde dient vor allem dazu, BepiColombo ohne den Einsatz von Treibstoff ein wenig abzubremsen, um die Raumsonde auf einen Kurs zur Venus zu bringen. Während die Sonde auf ihrer spiralförmigen Bahn durchs innere Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit von 30,4 Kilometer pro Sekunde auf die Erde zu fliegt, verlässt BepiColombo die Erde nach dem Richtungswechsel mit einer Geschwindigkeit von nur noch etwa 25 Kilometer pro Sekunde. Mit zwei nachfolgenden Nahvorbeiflügen an der Venus (der erste Vorbeiflug am inneren Nachbarplaneten der Erde wird bereits am 16. Oktober 2020 stattfinden)
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wird BepiColombo dann auf einer Flugbahn sein, die zum Ziel der sechsjährigen Reise führt, einer Umlaufbahn um den innersten Planeten des Sonnensystems Merkur. Wegen der enormen Anziehungskraft der Sonne und der begrenzten Transportkapazität der Trägerraketen sind Planetenmissionen ins innere und äußere Sonnensystem nur mit enorm komplexen Flugbahnen zu meistern.

Einmalige Beobachtungsmöglichkeit der Mondvorderseite
„Die Beobachtung des Mondes mit unserem Spektrometer MERTIS an Bord von BepiColombo ist eine einmalige Gelegenheit“, freut sich Dr. Jörn Helbert vom DLR-Institut für Planetenforschung, mitverantwortlich für das MERTIS-Instrument. „Wir werden die der Erde zugewandte Mondvorderseite spektroskopisch erstmals in den Wellenlängen des thermalen Infrarot untersuchen. Ohne die störende Erdatmosphäre ergibt die Perspektive aus dem Weltraum einen wertvollen neuen Datensatz für die Mondforschung. Außerdem ist dies eine hervorragende Gelegenheit zu testen wie gut unser Instrument funktioniert und Erfahrungen zu sammeln für den Betrieb am Merkur.“ Ein besonderer Praxistest ist auch die aktuelle Situation im Zusammenhang mit der Corona-Pandemie. „Unser Team wird aus dem Homeoffice das MERTIS-Instrument betreuen und die Daten prozessieren und auswerten“ ergänzt Helbert. „Dies wurde in den letzten Tagen schon einige Male getestet und die ‚Datenauswertung am Küchentisch‘ scheint gut zu funktionieren.“

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Mond im nahen Infrarot Diese vier Bilder zeigen dem Mond mit Infrarot-Bilddaten, die im Dezember 1992 beim Vorbeiflug der NASA-Raumsonde Galileo am Erde-Mond-System entstanden sind. Aufgenommen wurden sie mit dem Near-Infrared Mapping Spectrometer (NIMS). Der Blick ist auf den Nordpol gerichtet, die farbigen Gebiete zeigen die Nordhemisphäre der Mondvorderseite. Die Spektralkanäle des Instruments erstreckten sich vom sichtbaren Licht bis zu Wellenlängen des Nahen Infrarots (5,2 Mikrometer). Die unterschiedlichen (Falsch-) Farben geben Hinweise auf die geochemische und mineralogische Zusammensetzung der Oberfläche. Das Spektrometer MERTIS für die ESA-Merkurmission BepiColombo wird nun beim Vorbeiflug an Erde und Mond die Vorderseite des Erdtrabanten erstmals mit zwei Sensoren in Wellenlängen bis zum Thermalen Infrarot zwischen 7 und 14 µm bzw. 7 bis 40 µm abbilden, was völlig neue Aussagen ermöglicht. (Bild: NASA/JPL

MERTIS ist ein bildgebendes Infrarot-Spektrometer und Radiometer mit zwei ungekühlten Strahlungssensoren, die für Wellenlängen zwischen 7 und 14 beziehungsweise 7 und 40 Mikrometern empfindlich sind. Auf dem Merkur wird MERTIS im mittleren Infrarot die gesteinsbildenden Minerale mit einer räumlichen Auflösung von einem halben Kilometer identifizieren. „Eine so detaillierte Auflösung werden wir bei der Beobachtung des Mondes nicht erhalten können“, erläutert Gisbert Peter, MERTIS-Projektmanager vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme, das für die Konzeption und den Bau von MERTIS verantwortlich war. „Es ist ja zum Teil ein astronomischer oder geometrischer ‚Zufall‘ und vor allem gute Planung, dass wir am Tag vor dem Vorbeiflug an der Erde den Mond im Gesichtsfeld des Spektrometers haben werden. Und immerhin: MERTIS wird aus Entfernungen zwischen 740.000 und 680.000 Kilometern für vier Stunden den Mond beobachten. Hier wird das mit 3,3 Kilogramm sehr kompakte Instrument das erste Mal im Orbit seine einzigartigen optischen Eigenschaften demonstrieren können.“ Drei kleine Kameras an der Außenseite der ESA-Sonde werden zusätzlich Fotos der Erde bei der Annäherung von BepiColombo aufnehmen.

„Der Mond und der gar nicht mal viel größere Planet Merkur haben Oberflächen, die in vielerlei Hinsicht ähnlich sind“, erklärt Prof. Harald Hiesinger von der Universität Münster, wissenschaftlicher Leiter des MERTIS-Experiments. Er freut sich nach Jahrzehnten der Mondforschung ganz besonders auf die jetzt anstehenden Messungen. „Wir bekommen zum einen neue Informationen zu gesteinsbildenden Mineralen und den Temperaturen auf der Mondoberfläche und können die Ergebnisse später mit denen am Merkur vergleichen.“ Sowohl der Mond als auch der Merkur sind zwei fundamental wichtige Körper für unser Verständnis des gesamten Sonnensystems. Hiesinger ergänzt: Von den Beobachtungen mit MERTIS erhoffe ich viele aufregende Ergebnisse. Nach rund 20 Jahren intensiver Vorbereitungen ist es am Donnerstag endlich soweit – unser langes Warten hat ein Ende und wir erhalten die ersten wissenschaftlichen Daten aus dem Weltraum.“

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An der Erde vorbei und weiter zur Venus
(Bild: ESA/ATG medialab)

Erst die dritte Raumsonde mit Ziel Merkur
BepiColombo ist am 20. Oktober 2018 an Bord einer Ariane-5-Trägerrakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou gestartet. Es ist das bisher umfangreichste europäische Projekt zur Erforschung eines Planeten des Sonnensystems. Die Mission besteht aus zwei Sonden, die den Merkur auf unterschiedlichen Umlaufbahnen umkreisen werden: dem europäischen Mercury Planetary Orbiter (MPO) der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem japanischen Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Zuvor hatten nur die beiden NASA-Raumsonden Mariner 10 Mitte der 1970er Jahre und MESSENGER von 2011 bis 2015 den kleinsten und gleichzeitig sonnennächsten Planeten untersucht.

Während MPO darauf ausgelegt ist, Oberfläche und Zusammensetzung des Planeten zu analysieren, erkundet MMO dessen Magnetosphäre. Weitere Ziele der Mission sind die Erforschung des Sonnenwindes, des inneren Aufbaus und des planetaren Umfeldes von Merkur sowie dessen Wechselwirkungen mit der sonnennahen Umgebung. Die Wissenschaftler erhoffen sich darüber hinaus Erkenntnisse zur Entstehung des gesamten Sonnensystems und der erdähnlichen Planeten im Besonderen. Bis zum Erreichen der Merkurumlaufbahn befinden sich die beiden Sonden an Bord des Mercury Composite Spacecraft (MCS), das die Orbiter mit Energie versorgt und sie mit Hilfe eines speziellen Schutzschildes, der MMO Sunshield and Interface Structure (MOSIF), vor den extremen Temperaturen zwischen 430 Grad Celsius auf der Tagseite und minus 180 Grad Celsius auf der Nachtseite des Merkurs schützt. Nach sechs Vorbeiflügen an seinem Ziel wird BepiColombo am 5. Dezember 2025 schließlich in eine Merkurumlaufbahn gelangen.

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Die Erde als Schwungrad
Schematische Darstellung des Erd-Flybys von BepiColombo am 10. April 2020, der Blick ist auf den Nordpol gerichtet. Entlang der gestrichelten Linie die Mondumlaufbahn. Am 10. April um 2.27 Uhr (alle Zeiten MESZ) durchdringt BepiColombo die Stoßbugwelle der irdischen Magnetfeldhülle (1), einer Übergangszone zwischen dem Magnetfeld und dem Weltall; (2) um 3.14 Uhr überschreitet die Sonde die Magnetopause, die Grenze zu dem die Erde umhüllenden Plasmaschlauch; (3) BepiColombo ist um 3.44 Uhr auf der Tagseite noch 9 Erdradien entfernt, bei (4) sind um 4.05 Uhr 8 Erdradien erreicht und (5) um 4.50 Uhr bei 6 Erdradien das eigentliche Magnetfeld der Erde. (6) Um 6:25:23 passiert BepiColombo in 12.677 Kilometern über der Erde den Punkt der größten Annäherung. (7) Verlassen des Magnetfelds bei 6 Erdradien um 8.00 Uhr, 8 Erdradien sind um 8.44 Uhr bei (8) erreicht, 9 Erdradien um 9.06 Uhr bei (9). Die Sonde überquert die Magnetopause bei (19) und bei (11) verlässt BepiColombo um 0.08 Uhr (11. April) die magnetisch beeinflusste Zone um die Erde. (Bild: DLR, nach einer ESA-Vorlage)

Jonglieren mit Geschwindigkeit und Gravitation
Flyby-Manöver, auch ‚Gravity-Assist-Manöver’ genannt, sind heute in der Raumfahrt zur Routine geworden. Sie dienen dazu, ohne den Einsatz von Treibstoff und unter Ausnutzung der Anziehungskraft von Planeten eine Änderung der Flugrichtung und Geschwindigkeit von Raumsonden zu bewirken. Wenn Raumsonden das Schwerefeld der Erde verlassen und ein fernes Ziel im Sonnensystem erreichen sollen, ist für die Beschleunigung, für Richtungsänderungen, aber auch für das Abbremsen am Ziel viel Energie erforderlich. Diese in Form von Treibstoff für Raketentriebwerke mitzuführen ist oft unwirtschaftlich und würde zwangsläufig den Umfang von mitgeführter Nutzlast verringern oder ist technisch schlicht unmöglich.

Nahvorbeiflüge an Planeten eröffnen eine elegante technische Lösung – durch die Kräfte der Natur: Bewegt sich eine Raumsonde auf einen Planeten zu, überwiegt ab einer bestimmten Entfernung dessen Anziehungskraft gegenüber der ansonsten alle Bewegungen beeinflussenden Sonne. Ein Flyby ist dann gewissermaßen das Jonglieren von zwei Energieformen – der Bewegungsenergie der Raumsonde und der Lageenergie des Planeten, der mit seiner um ein Vielfaches größeren Masse das kleine Raumschiff anzieht, wenn es in seine Nähe kommt. Bei diesem Jonglieren kann, je nachdem, wie schnell die Raumsonde ist und wie nahe sie dem Planeten kommt, Energie vom Planeten auf die Sonde übergehen: Dann wird sie schneller (und der Planet unmerklich langsamer). Oder aber Bewegungsenergie wird von der Sonde auf den Planeten übertragen, was diese abbremst (und den Planeten dafür unmerklich beschleunigt). Gegenüber dem Planeten ändert sich beim Flyby die Geschwindigkeit der Sonde vorher/nachher nicht, es wird nur deren Flugbahn um einen gewissen Winkel umgelenkt. Da sich aber der Planet auf einer Bahn um die Sonne befindet, bewirkt diese Winkeländerung der Sondenbahn eine Beschleunigung oder Abbremsung der Sonde (und minimal des Planeten) auf ihrer Bahn um die Sonne.

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Giuseppe ‚Bepi‘ Colombo (1920-1984)
(Bild: ESA)

Die raffinierte Flugbahn-Lösung des Giuseppe ‚Bepi‘ Colombo
Zum ersten Mal wurden Flyby-Manöver entlang einer Planetenbahn bei der Mission Mariner 10 angewandt, um nach dem ersten Vorbeiflug am Planeten Merkur noch zwei weitere Nahvorbeiflüge zu ermöglichen. Die Berechnungen stellte der italienische Ingenieur und Mathematiker Giuseppe ‚Bepi‘ Colombo an. Colombo, Professor an der Universität seiner Heimatstadt Padua, war 1970 zu einer Konferenz zur Vorbereitung der Mariner-10-Mission an das Jet Propulsion Laboratory der NASA ins kalifornische Pasadena eingeladen. Dort sah er den ursprünglichen Missionsplan und erkannte, dass mit einem hoch präzise ausgeführten ersten Vorbeiflug zwei weitere Nahvorbeiflüge am Merkur möglich waren: Ihm zu Ehren wurde die nun fliegende große europäisch-japanische Merkur-Mission benannt.

Von den 15 Instrumenten, die sich an Bord der beiden Raumsonden befinden, wurden drei zu wesentlichen Anteilen in Deutschland entwickelt: BELA (BepiColombo Laser Altimeter), MPO-MAG (MPO Magnetometer) und MERTIS. Das DLR-Laserexperiment BELA wird erst an seinem Ziel, dem Merkur, eingesetzt werden. Das Magnetometer hingegen kommt beim Flug durch das weit ins All reichende Magnetfeld der Erde bereits jetzt für Messungen zum Einsatz. Gefördert vom DLR-Raumfahrtmanagement wurde es am Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik der Technischen Universität Braunschweig in Zusammenarbeit mit dem Weltrauminstitut Graz und dem Imperial College London entwickelt und gebaut.

Die letzte Gelegenheit, ‚Bepi‘ zu beobachten – aber nicht in Deutschland
Raumfahrtenthusiasten sind natürlich an der Frage interessiert, ob sie Gelegenheit haben, BepiColombo vor seinem Abschied auf dem Weg ins innere Sonnensystem während des Flybys ein letztes Mal am Himmel beobachten zu können: Die Frage kann tatsächlich mit Ja beantwortet werden. Der Wermutstropfen ist allerdings die Einschränkung, dass dies nur südlich von 30 Grad Nord über dem Atlantik, in Südamerika, in Mexiko und mit Einschränkungen über Texas und Kalifornien möglich sein wird. Mit am besten sichtbar werden die vom Sonnenlicht angestrahlten Solarpanele vermutlich über der Europäischen Südsternwarte in der klaren Luft der Anden Chiles sein. In Mitteleuropa bleibt der Trost, dass es in der Nacht vom 7. auf den 8. April einen außerordentlich großen Vollmond, populär gerne als ‚Supermond‘ bezeichnet, zu sehen geben wird.

Enge europäisch-japanische Zusammenarbeit
Die Gesamtleitung der Mission liegt bei der Europäischen Weltraumorganisation ESA, die auch für Entwicklung und Bau des Mercury Planetary Orbiter zuständig war. Der Mercury Magnetospheric Orbiter wurde von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA beigesteuert. Koordiniert und überwiegend finanziert wird der deutsche Beitrag zu BepiColombo vom DLR-Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Wesentlich finanziert wurden die beiden Instrumente BELA und MERTIS, die zu großen Anteilen an den DLR-Instituten für Planetenforschung und Optische Sensorsysteme in Berlin-Adlershof entwickelt wurden, aus Mitteln des DLR für Forschung und Technologie. Finanziell gefördert wird die Mission außerdem von der Westfälischen-Wilhelms-Universität Münster und der Technischen Universität Braunschweig und vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen. Der industrielle Teil der Sonde wurde von einem europäischen Industrie-Konsortium unter der Federführung der Firma Airbus Defence and Space realisiert.

Auf den Fly-by an der Venus freue ich mich am meisten. Die Ankunft an Merkur (ich kann es kaum abwarten) wird noch dauern und Leckerbissen zwischendurch bzw. wissenschaftliche Forschung sin da immer willkommen. Endlich geht es Richtung Venus – das wir toll im Oktober.

Christian Dauck

Merkur-Sonde BepiColombo: Wertvoller Abstecher zur Venus

Die Raumsonde BepiColombo soll den Merkur erforschen. Auf dem Weg dahin holt sie an der Venus Schwung. Forscher lassen sich die Gelegenheit nicht entgehen.

In gut einem Jahr werden auf der Erde viele Teleskope auf die Venus gerichtet werden. Denn am 15. Oktober 2020 ergibt sich eine seltene Gelegenheit, unseren Nachbarplaneten gleichzeitig aus verschiedenen Perspektiven zu beobachten, wenn die europäisch-japanische Raumsonde BepiColombo auf dem Weg zum Merkur mit einem Schwerkraftmanöver dort zum ersten Mal Schwung holt.

Die koordinierte Beobachtungskampagne war am Mittwoch ein Thema beim EPSC-DPS Joint Meeting, der Tagung von Planetenforschern, in Genf. Um 08:38 Uhr MESZ erreichte BepiColombo mit 10.000 Kilometern die größte Nähe zur Venus, erläuterte Yeon Joo Lee (TU Berlin). Die Sonde nähere sich von der Tagseite, sagte sie, und schwenke während des Vorbeiflugs zur Nachtseite. Dabei ergäben sich Überschneidungen sowohl mit der japanischen Sonde Akatsuki, die den Planeten seit 2015 umkreist, als auch mit erdgebundenen Observatorien: Mit Akatsuki, die sich zu dieser Zeit ziemlich genau über der Tag-Nacht-Grenze befinde, könne BepiColombo den Venusmittag bis -nachmittag in den Blick nehmen, mit den irdischen Teleskopen beobachtet sie den späten Morgen bis Mittag. Bisher seien das kanadisch-französische Observatorium CFHT und das Infrarotteleskop IRTF der NASA, beide auf Hawaii, an der Kampagne beteiligt. Lee hofft aber, dass noch mehr Observatorien hinzukommen werden.

Die wissenschaftlichen Ziele der insgesamt zwei Flybys 
(Bild: ESA)

Entscheidung über Start des Exomars-Rovers steht bevor

Technische Probleme und Corona-Epidemie (Corona-Virus): Die Zeit wird knapp für den ExoMars-Rover

Ich persönlich rechne ich mehr mit einen Start 2020, sicher die technischen Probleme kann man lösen aber es sollen sich auch stimmen mehren die wegen der anhaltenden Corona-Epidemie (Corona-Virus) eine Verschiebung befürworten. Europäischen und russischen Teams dürfen nicht mehr reisen/einreisen, wodurch die Integrationsarbeiten praktisch nicht mehr machbar sind bzw. schleppend verlaufen.

Alle Europäischen Missionen durchlaufen bei der Integration (Fertigstellung) mehrer Standorte in Europa und viele auch Parallel: Beispiel EU den Rover und Russland das Lande Modul. Mehrere Unternehmen und Institutionen sind mit der Bereitstellung von Hardware beauftragt, wobei das französisch-italienische Luft- und Raumfahrtunternehmen Thales Alenia Space führend ist. Als beispiel die bevorstehende Überführung von Frankreich zu Italien. Italien ist ja besonder schwer von Corona betroffen.

1. Mann muss die Hardware ja jedesmal von einem EU-Land zum anderen über die Grenze bringen. 2. Mann brauch die Techniker und Ingenieure vor Ort die teilweise auch mit der Hardware mitreisen. 3. die technischen Probleme. Hinzu kommt ja das Partnerland Russland wo dann abschließend Test stattfinden werden und auch deren Techniker und Ingenieure reisen von und nach der EU.

Der Nasa-Rover Perseverance der USA wird es sehr sicher Juli 2020 schaffen. Aber die EU und auch China mit ihren Mars Rover wohl nicht mehr. Das tolle an den neuen USA und EU Mars – Rovern ist ja die Analyse organischer Verbindungen (suche nach biologischen Leben). Das gab vorher so nicht. Das suchen nach Leben wird erst mit diesen neuen zwei aktiv möglich.

Jetzt noch mal 2 Jahre warten. Nicht nur dass, die Hardware ist zu 90 fertig. Bedeutet: Der wird mit Verzögerungen knapp bis zum Herbst 2020 fertig und dann für ca. 2 Jahre eingelagert in einem Lager. Mitarbeiter frei gestellt oder arbeiten an so lange an anderen Projekten.

Finde ich besonders hart das es vor Jahre schon mal zu Verschiebungen gekommen ist. Je nach dem was auf der Konferenz besprochen wird sehe ich keine Möglichkeit noch im Juli/August 2020 zu starten, vor allem durch die Corona-Epedemie und nicht so sehr wegen den technischen Herausforderungen. Hab ich seit ich mich für Raumfahrt interessiere noch nie erlebt, selbst die Raumfahrt muss vorerst vor dem Virus kapitulieren. Sehr schade.

Seit Monaten ist unklar, ob der europäisch-russische Rover wie geplant im Sommer starten kann. Am 12. März wollen sich die Chefs von Esa und Roskosmos dazu äußern.

Wird der Marsrover Rosalind Franklin wie vorgesehen im Sommer 2020 ins All starten können? Eine Entscheidung über den weiteren Zeitplan der europäisch-russischen Mission Exomars steht offenbar bevor. Am 12. März wollen Jan Wörner, Generaldirektor der europäischen Weltraumorganisation Esa, und Roskosmos-Chef Dmitri Rogosin in Moskau über den Missionsstatus beraten und sich in einer anschließenden Pressekonferenz dazu äußern, kündigte die Esa an.

Benannt nach der britischen Biochemikerin Rosalind Franklin, soll der Marsrover auf dem Roten Planeten nach möglichen Spuren von einstigem Leben suchen.

Wie berichtet, gab es im Vorjahr Schwierigkeiten mit dem Fallschirmsystem der Mission, die inzwischen aber womöglich schon behoben werden konnten. Die beiden Hauptfallschirme waren beim Öffnen wiederholt beschädigt worden. Nach einer Überarbeitung des Systems verliefen weitere Tests positiv.

Nächste Chance 2022

Die „Generalprobe“ der beiden Hauptfallschirme unter marsähnlichen Bedingungen – Tests bei niedrigem Atmosphärendruck in rund 28 Kilometer Höhe – wurde aber verschoben, wie „Space News“ berichtet: Dieser entscheidende Versuch soll nun Ende März durchgeführt werden, zitiert das Medium einen Esa-Sprecher.

Damit wird es mit den Vorbereitungen für den Start zwischen Ende Juli und Anfang August recht knapp: Für April ist die letzte allgemeine Überprüfung der Mission angesetzt, die rundum positiv ausfallen müsste, damit sich der Starttermin im Sommer einhalten ließe. Sollte sich das nicht ausgehen, müsste das nächste Startfenster im Jahr 2022 abgewartet werden. Erst dann gibt es wieder eine günstige Konstellation von Erde und Mars, die einen Flug in nur sieben bis acht Monaten möglich macht und dadurch erheblich Kosten spart. (dare, 4.3.2020)

EUROPAS ROSALIND FRANKLIN MARS ROVER HÄLT ZUR REPARATUR AN

Der europäische Marsrover wird nach seinem Umzug von Frankreich nach Italien einen „Boxenstopp“ einlegen müssen, um kleinere Reparaturen durchführen zu können.

Quellen berichten, dass das Fahrzeug derzeit in Cannes vor seinem Start im Sommer letzte Vorbereitungen trifft.

Nachrichten zufolge hat sich der Klebstoff, der die Klammern an den Faltanordnungen festhält, gelöst. Der Defekt ist im Scharniersystem aufgetreten, mit dem die Arrays während der Marsreise gefaltet werden. Experten sagen, dass dies kein großes Problem ist und behoben werden kann, wenn der Roboter „Rosalind Franklin“ auf dem Weg zum Startort durch Turin fährt.

Rosalind Franklin hat einen Codenamen ExoMars. Es ist ein Joint Venture der europäischen und russischen Raumfahrtagenturen (Esa und Roscosmos).

Nachrichtenquellen zufolge wurden mehrere Unternehmen und Institutionen mit der Bereitstellung von Hardware beauftragt, wobei das französisch-italienische Luft- und Raumfahrtunternehmen Thales Alenia Space führend ist.

Quellen enthüllen die Hardware, die erforderlich ist, um Rosalind Franklin zum Mars zu schicken und sie sanft auf der Oberfläche zu landen. Sie ist fertig und gebaut, aber es muss noch viel Arbeit geleistet werden, bevor etwas auf eine Rakete gesetzt werden kann.

Astrobiologie: Genauere Untersuchung von Exoplaneten mit dem Weltraumteleskop „Cheops“

Erste Weltraummission, die Exoplaneten im Detail unter die Lupe nimmt. Eine neue Ära in der Erforschung von Exoplaneten.

Eines der wichtigsten, bedeutendes, interessantesten und Spannendsten Missionen beginnt. Für die Astrobiologie wird es mit dem geplanten Start von dem europäischen Weltraumteleskop „Cheops“ am 17.12 (Update: Start verschoben neue Versuchsmöglichkeiten alle 24 stunden) spannend. Eine Mission auf die ich schon lange warte und mich sehr freue. Endlich geht es los – Hurra! Ich bin sehr gespannt was der neue Satellit für Entdeckungen macht und wie Exoplaneten beschaffen sind: Gestein, Wasser oder Gas. Wie super, „Cheops“ ist kein Satellit der nach neuen Exoplaneten suchen soll sondern bestimme vorhandene genauer unter suchen soll. Ein sehr schönes Weihnachtsgeschenk der ESA für Raumfahrtfans die sich für Astrobiologie und Exoplaneten interessieren. Cheops-Webseite: https://cheops.unibe.ch/de/

Der Satellit «Cheops» wird im europäischen Weltraumbahnhof für den Start vorbereitet.

Science-Fiction! Wissenschaftlich irrelevant! Antrag abgelehnt! Als Willy Benz im Jahr 2000 einen Forschungsschwerpunkt etablieren wollte, der Planeten in fernen Sonnensystemen untersucht, stieß der Schweizer Astrophysiker auf breite Ablehnung, auf Unverständnis, auf Kopfschütteln. Als Benz acht Jahre später dafür plädierte, einen Satelliten zum Studium genau dieser Exoplaneten zu bauen, fiel die Reaktion der Fachkollegen zwar etwas milder aus, das Ergebnis aber war das gleiche: Antrag abgelehnt!

Credit: Thomas Beck / Universität Bern

Heute Ende 2019 sind mehr als 4100 Planeten bekannt, die um andere Sterne als unsere Sonne kreisen. Das rasant wachsende Forschungsfeld ist gerade mit seinem ersten Nobelpreis ausgezeichnet worden. Und auch Benz’ Satellit steht – nach jahrelanger Wartezeit – endlich vor einer großen Zukunft. Genauer gesagt: Er steht auf der Startrampe Quelle: https://www.spektrum.de/news/die-vermessung-der-exoplaneten/1692748

Die Geschichte von CHEOPS

An der Universität Bern bauen Ingenieure das Weltraumteleskop CHEOPS zusammen. Es soll von einer Erdumlaufbahn aus den Durchmesser von Exoplaneten messen, die Lichtjahre von uns entfernt vor ihrem Mutterstern hindurchziehen. Die Idee für CHEOPS hatten Schweizer Astronomen bereits 2008.

Eigentlich wollte Willy Benz, Professor am Physikalischen Institut der Universität Bern, während eines Urlaub-Semesters 2008 auf Reisen gehen. Doch anstatt dieses Sabbatical an ausländischen Universitäten zu verbringen, sass der Astrophysiker zu Hause am Schreibtisch und arbeitete an einem Forschungsantrag. Der Schweizerische Nationalfonds hatte die Vergabe von neuen Nationalen Forschungsschwerpunkten (NFS) ausgeschrieben und Willy Benz wollte zusammen mit seinem Genfer Kollegen Didier Queloz einen Vorschlag zur Planetenforschung einreichen.

Das CHEOPS-Team baut im Reinraum an der Uni Bern das Flugmodell zusammen. (Foto PlanetS)model in the clean room. (Photo PlanetS)

1995 hatten der damalige Doktorand Queloz und sein Professor Michel Mayor den ersten sogenannten Exoplaneten bei einem sonnenähnlichen Stern entdeckt. Benz hatte neun Jahre zuvor ebenfalls bei Mayor an der Universität Genf doktoriert. Bereits im Jahr 2000 hatte er beim Nationalfonds einen Vorschlag für einen Nationalen Forschungsschwerpunkt zur Exoplanetenforschung eingereicht, war damit aber abgeblitzt. «Das sei Science-Fiction, hat man mir damals im Interview mitgeteilt,» erinnert sich der Astrophysiker. Dabei kannte man im Jahr 2000 schon Dutzende von Exoplaneten, 2008 waren es 300, heute sind es über 3000. Quelle: https://cheops.unibe.ch/de/die-geschichte-von-cheops/

Das Weltraumteleskop „Cheops“ soll bereits bekannte Exoplaneten genau untersuchen: Welche von ihnen haben das Potenzial, Leben zu beherbergen und für eine zweite Erde?

Noch in den 1990er Jahren waren Planeten außerhalb unseres Sonnensystems nur aus der Science Fiction bekannt. Dann fanden Michel Mayor und Didier Queloz vom Departement für Astronomie der Universität Genf am 10. Dezember 1995 im Sternbild Pegasus den Himmelskörper 51 Pegasi b. Er kreist um den sonnenähnlichen Stern Helvetius, hat in etwa die Größe von Jupiter und ist rund 50 Lichtjahre von der Erde entfernt. Für ihre Entdeckung erhielten die beiden Schweizer Forscher am 10. Dezember den diesjährigen Physiknobelpreis.

Leben im All: 4000 neue Planeten mit Potenzial entdeckt

51 Pegasi b war nur der Anfang: Seither haben Astronomen mit Hilfe moderner Weltraumteleskope mehr als 4000 weitere Exoplaneten, wie Planeten außerhalb unseres Sonnensystems bezeichnet werden, gefunden. Auf einem Teil von ihnen dürften Bedingungen herrschen, die Leben ermöglichen könnten. Doch welche Planeten sind das? Bei dem bloßen Entdecken ihrer Existenz ist das nicht unbedingt zu erkennen, auch wenn der Abstand, um den ein Planet um seinen Stern kreist, gewisse Anhaltspunkte liefern kann.

Um Exoplaneten näher zu untersuchen, startet die europäische Weltraumorganisation Esa am Dienstag nächster Woche, 17. Dezember, die Mission „Cheops“ (kurz für „Characterising Exoplanet Satellite“). Sie wird um 9.54 Uhr mitteleuropäischer Zeit mit einer Sojus-Fregat-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guyana, auf den Weg gebracht. „Cheops“ ist die erste Esa-Mission, die sich der Erforschung von Exoplaneten außerhalb unseres Sonnensystems widmet, und ein Gemeinschaftsprojekt mit der Schweiz sowie einem Konsortium aus elf weiteren Ländern unter der Leitung der Universität Bern.

Cheops“: Teleskop beobachtet Sterne mit bekannten Planetensystemen

Bei „Cheops“ handelt es sich um ein Weltraumteleskop, das Sterne mit bekannten Planetensystemen beobachten und dabei mittels hochmoderner Photometrie (ein Messverfahren im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts) auch kleinste Veränderungen bei der Helligkeit messen soll. Zieht ein Planet gerade zwischen dem Teleskop und seinem Zentralgestirn vorbei, dann verdeckt er während dieser Passage einen Teil der Oberfläche des Sterns.

Auf diese Weise ist es überhaupt erst möglich, Exoplaneten zu finden. Über die Dauer der Abdunklung können die Forscher auch etwas über die Größe der Planeten erfahren. Die Größe liefert in Kombination mit der Masse – die über Geschwindigkeitsmessungen zu berechnen ist – ein Maß für die Dichte des Planeten. Aus der Dichte wiederum lassen sich Rückschlüsse ziehen, um welche Art von Planet es sich handelt – ob um einen erdähnlichen aus festen Gesteinsoberflächen oder um einen Gasriesen wie zum Beispiel Jupiter oder Saturn.

Cheops“ wird die Planeten außerdem beobachten, während sie sich auf ihrem Orbit um ihren Stern herum bewegen und von dessen Licht beschienen werden. Daraus wollen die Forscher Rückschlüsse auf die Existenz einer Atmosphäre ziehen, vielleicht sogar herausfinden, ob es am Himmel über einem Planeten Wolken gibt.

Seine Position bezieht der Satellit im Erdorbit

Anders als die bisherigen Weltraumteleskope „Kepler“ und „Tess“ von der US-Raumfahrtbehörde Nasa oder „Coros“ von der französischen Cnes hat „Cheops“ nicht die Aufgabe, neue Objekte zu finden. Vielmehr ist das Esa-Teleskop als Folgemission konzipiert, um jene Sterne genauer zu beobachten, von denen durch die vorhandenen Weltraumteleskope bereits bekannt ist, dass Planeten um sie kreisen. Unter diesen Himmelskörpern soll „Cheops“ dann jene Kandidaten herausfiltern, die am aussichtsreichsten und interessantesten erscheinen, um bei zukünftigen, wesentlich umfangreicheren Missionen noch detaillierter untersucht zu werden. Wie man sich denken kann, hoffen die Wissenschaftler dabei vor allem auf Himmelskörper, die Leben beherbergen könnten. „Cheops“ soll damit den Weg ebnen für „Plato“ und „Ariel“, die nächste Generation von Esa-Weltraumteleskopen, deren Start für das nächste Jahrzehnt geplant ist.

CHEOPS in einem Orbit über der Erde
Quelle: ESA / ATG medialab

Für seine Mission muss das „Cheops“-Teleskop nicht weit hinaus in die Tiefen des Alls reisen. Der etwa 300 Kilogramm schwere Satellit wird in rund 700 Kilometern Höhe in einer Umlaufbahn um die Erde kreisen. Von dort aus soll „Cheops“ nahezu jeden Punkt im All anpeilen können, heißt es in einer Mitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, das zwei Module für den Satelliten beigesteuert hat.

1,2 Gigabit Daten täglich

Insgesamt soll das Weltraumteleskop der Esa rund 500 Sternensysteme untersuchen und dabei sein Augenmerk auf Planeten legen, die größer als die Erde und kleiner als Neptun sind, also einen Durchmesser zwischen 10 000 und 50 000 Kilometern haben.

Gesteuert wird „Cheops“ vom Missionsbetriebszentrum im spanischen Torrejón de Ardoz, das Kontakt zum Teleskop hat, wenn es über die spanischen Bodenstationen der Esa fliegt. Jeden Tag soll das Teleskop dabei rund 1,2 Gigabit Beobachtungsdaten zur Erde senden.

Zunächst ist geplant, dass „Cheops“ dreieinhalb Jahre lang Sterne und ihre Planeten unter die Lupe nehmen soll; mit einer Option für eine Verlängerung der Mission auf fünf Jahre.

Quelle: https://www.fr.de/wissen/weltraumteleskop-cheops-leben-geben-koennte-zr-13298046.html

Es ist eine Mission der „S-Klasse“, die von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Herbst dieses Jahres ins Weltall befördert wird. Das „S“ steht für „small“: CHEOPS ist eine kleine Mission, ihr Name ein Kunstwort aus „Characterising Exoplanet Satellite“. Die Mission soll in erster Linie bereits bekannte, zumeist mit erdgestützten Teleskopen und der sogenannten Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckte Exoplaneten untersuchen.

Mit der Radialgeschwindigkeitsmethode werden winzige Veränderungen im Lichtspektrum eines Sterns gemessen, die durch die Bewegung eines Sterns und eines oder mehrerer Planeten um den gemeinsamen Schwerpunkt verursacht werden. Diese Oszillation drückt sich in einer Dehnung (Rotverschiebung) oder Stauchung (Blauverschiebung) der Wellenlängen des Sternenlichts aus, dem nach dem österreichischen Physiker Christian Doppler (1803–1853) benannten „Dopplereffekt“.

Künstlerische Darstellung von CHEOPS.(Bild: ESA / ATG medialab)

Untersuchung verheißungsvoller Bewerber

Als 1995 – 40 Lichtjahre von der Erde entfernt – erstmals ein Planet entdeckt wurde, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist, war dies eine astronomische Sensation. Gleichzeitig war es der Auftakt für eine neue Disziplin: Prof. Didier Queloz von der Universität Genf, einer der beiden Entdecker von 51 Pegasi b – so die Bezeichnung für den planetaren Begleiter des Sterns Helvetios im Sternbild des Pegasus –, nennt sie „Exoplanetologie“. Das Wort ist wiederum eine Zusammensetzung, und zwar aus den Begriffen Planetologie, die bis zu diesem Zeitpunkt auf das Sonnensystem beschränkt war, und den extrasolaren Planeten oder kurz Exoplaneten. Sie sind die neuen Mitglieder im astronomischen „Zoo“.

Heute sind schon über 4.000 Exoplaneten bekannt, entdeckt von Teleskopen auf der Erde oder von Weltraumteleskopen wie Kepler, TESS und CoRoT. Vor allem die Kepler-Mission hat viele Planetenkandidaten ausgemacht, die aber noch zu überprüfen und zu bestätigen sind. Die Hauptaufgabe von CHEOPS ist es daher, über das Vermessen der Lichtkurven von hellen Sternen bei sogenannten Transits (also den Passagen von Exoplaneten vor ihrem Stern) und deren damit verbundener minimaler Verdunklung, Planeten hinsichtlich ihrer Größe, Umlaufzeit und physikalischer Parameter zu beurteilen.

Willy Benz präsentiert CHEOPS-Satelliten im Reinraum von RUAG Space.(Bild: Adrian Moser)

Der Schlüssel liegt in der Dichte

Das Hauptziel der 2012 ausgewählten Mission ist die Untersuchung der Struktur von Exoplaneten, die größer als die Erde und kleiner als Neptun sind, also Durchmesser zwischen etwa 10.000 und 50.000 Kilometern haben. Dabei wird eine Technik verwendet, die als hochpräzise gilt: die Transitphotometrie. Voraussetzung dafür ist eine günstige Beobachtungsgeometrie. Der mit dem Dopplereffekt identifizierte Planet muss in der Beobachtungsebene des CHEOPS-Teleskops vor seinem Stern vorbeiziehen. Erst dann ist eine Lichtkurvenaufzeichnung mit der Transitmethode möglich.

Durch das Beobachten der Abdunklung des Sternenlichts während eines Transits ist es möglich, die Größe des Planeten zu bestimmen. Sie liefert in Kombination mit der Masse – die aus den Radialgeschwindigkeitsmessungen bekannt ist – ein Maß für die Dichte des Planeten. Diese ist einer der wichtigsten Parameter, um den Stern zu charakterisieren und um die Natur dieser Planeten zu erkennen. So lassen sich zum Beispiel erdähnliche Planeten mit festen Gesteinsoberflächen von Gasplaneten oder Ozeanwelten unterscheiden. Der Sensor des Teleskops ist in den Wellenlängen des sichtbaren Lichts bis ins nahe Infrarot empfindlich, also von 400 bis 1.100 Nanometer.

Mit Hilfe der von CHEOPS ermittelten Größenangabe und der mit anderen, ähnlich raffinierten Methoden ermittelten Masse eines Exoplaneten lässt sich seine Dichte berechnen. Die Astronomen wissen dann, ob es sich um einen fluffigen Gasplaneten oder um eine kompakte Gesteinskugel handelt.

Die genauere Erforschung erdähnlicher Planeten steht im Fokus des CHEOPS-Weltraumteleskops.

Oder auch um eine Kombination aus beidem. Auch größeren Wasser- oder Eismassen können sie auf diese Weise auf die Spur kommen und Exoplaneten auswählen, bei denen es sich lohnen könnte, nach einer wasser – oder methanhaltigen Atmosphäre zu suchen. Beide Gase gelten als Indikatoren für die Lebensfreundlichkeit eines Planeten.

CHEOPS wird die Planeten außerdem beobachten, während sie sich auf ihrem Orbit um ihren Zentralstern herum bewegen und von dessen Licht beschienen werden. Daraus wollen die Forscherinnen und Forscher Rückschlüsse auf die Existenz einer Atmosphäre ziehen, vielleicht sogar herausfinden, ob der beobachtete Exoplanet Wolken hat. Anders als frühere Missionen ist CHEOPS also keine „Entdeckungsmaschine“, sondern eine Folgemission, die sich auf einzelne Sterne konzentriert, von denen bereits bekannt ist, dass sie einen oder mehrere Planeten beherbergen. Neue, vor allem erdähnliche Exoplaneten finden soll ab 2026 die wesentlich größere ESA-Mission PLATO, bei der 26 einzelne Teleskope und Kameras zum Einsatz kommen.

Quelle: https://www.dlr.de/content/de/artikel/missionen-projekte/cheops/mission-cheops.html