ESA sendet Abschalte-Signal an Planck-Sonde

Nach knapp viereinhalb Jahren, in denen es unermüdlich die Reststrahlung des Urknalls beobachtet und Sterne und Galaxien quer durch die Geschichte des Universums erforscht hat, wurde das Weltraumteleskop Planck der ESA nun abgeschaltet. Die Missionskontrolleure im Raumflugkontrollzentrum der ESA in Darmstadt (ESOC) schickten heute Nachmittag den letzten Befehl an Planck.

Damit ist das Ende der "Zeitmaschine" der ESA besiegelt. Aufgabe des 2009 gestarteten Satelliten war die Erfassung der schwächsten Reststrahlung des Urknalls, der sogenannten kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die das Universum in seinem Zustand rund 380.000 Jahre nach dem Urknall veranschaulicht und Einzelheiten zu den Ursprungsbedingungen liefert, die zu dem Universum geführt haben, in dem wir heute leben.

"Planck hat uns einen größeren Einblick in die Entwicklung des Universums gegeben als jede andere Mission bisher", meint Alvaro Giménez, der Direktor der ESA für Wissenschaft und robotische Exploration, und fügt hinzu: "Das von Planck erstellte Bild der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung ist das bisher schärfste "Babyfoto" des Universums, und die Fülle der von unseren Kosmologen noch auszuwertenden Daten wird uns weitere Einzelheiten verschaffen."

Auf Parkposition gebracht, Sendegeräte abgeschaltet

Das Ende der Mission wurde im August eingeleitet, als der Satellit aus seiner Einsatzbahn um den L2-Punkt zwischen der Sonne und der Erde bugsiert und in eine entferntere langfristige Parkbahn um die Sonne befördert wurde.

In den letzten Wochen wurde Planck mit den Abschlusstätigkeiten, in deren Verlauf sämtliche Treibstoffreste aufgebraucht wurden, und der Abschaltung des Sendegeräts auf seine endgültige Außerbetriebnahme vorbereitet.

"Wir waren sehr bedrückt, als wir die letzten Betriebsabläufe an Planck vorgenommen haben", räumt Steve Foley, der Planck-Flugbetriebsleiter im ESOC, ein, fügt jedoch sogleich hinzu: "Umgekehrt haben wir Grund zur Freude über eine äußerst erfolgreiche Mission."

Auch Missionsbetriebsleiter Paolo Ferri nimmt Stellung: "Planck war ein ausgefeilter Satellit, der eine komplexe Mission zu absolvieren hatte, aber dank der engen Zusammenarbeit zwischen den Missionskontrolleuren, den Flugdynamikspezialisten, den Bodenstationen und unseren Partnern in der Industrie konnte Europa einen hervorragenden wissenschaftlichen Ertrag aus seiner Investition erzielen."

Millionstel Grad-Celsius-Unterschiede aufgenommen

Die ESA-Mitgliedstaaten haben Schlüsseltechnologien wie den innovativen Kühlmechanismus bereitgestellt, der die ständige Kühlung der Missionsinstrumente auf lediglich ein Zehntel Grad über dem absoluten Nullpunkt des Universums von -273,15°C ermöglichte, so dass die empfangenen Signale nicht durch die Eigenwärme des Satelliten verzerrt wurden. Auf diese Weise konnten in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung Temperaturschwankungen von wenigen Millionstel Grad erfasst werden.

Die Kühlung von Instrumenten auf diese Extremtemperaturen kann jedoch nicht unbegrenzt fortgesetzt werden, und so ging denn auch der Flüssighelium-Kühlmittelvorrat des Hochfrequenzinstruments (HFI) wie erwartet im Januar 2012 zur Neige.

Unterdessen konnte das Niedrigfrequenzinstrument (LFI) unter Verwendung der verbleibenden beiden Kühlgeräte auch bei etwas höheren Temperaturen noch bis zum 03. Oktober 2013 Beobachtungen durchführen. Nach Abschluss der Tätigkeiten im Anschluss an die wissenschaftlichen Beobachtungen wurde das LFI am 19. Oktober manuell abgeschaltet.

Fünf komplette Himmelsdurchmusterungen

Als ursprüngliches Ziel der Mission waren zwei vollständige Himmelsdurchmusterungen geplant. Tatsächlich konnten mit beiden Instrumenten fünf komplette Durchmusterungen vorgenommen werden, wobei das LFI Mitte August seine achte Durchmusterung des gesamten Himmels abgeschlossen hat.

"Planck hat das LFI bis letzte Woche genutzt und damit sämtliche Erwartungen übertroffen und uns mit einer Fülle von Daten für unsere künftige Arbeit versorgt", so Jan Tauber, der Planck-Projektwissenschaftler der ESA.

Das erste detaillierte Bild des von Planck erfassten schwachen Signals der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung wurde Anfang dieses Jahres veröffentlicht, nachdem die Emissionen im Vordergrund, d. h. unserer Milchstraße und aller anderen Galaxien, herausgefiltert worden waren. Ergebnis dieser Daten war ein neuer Katalog von Objekten, darunter zahlreiche nie zuvor erblickte Galaxienhaufen im fernen Universum.

Die 2013 herausgegeben Daten lassen darauf schließen, dass sich die Bestandteile des Universums – normale Materie, aus denen Sterne und Galaxien bestehen, dunkle Materie, die bis dato nur indirekt über ihren Gravitationseinfluss nachgewiesen werden konnte, und dunkle Energie, eine mysteriöse Kraft, die allen Vermutungen zufolge die Ausdehnung des Universums beschleunigt – anders verteilen als bisher angenommen.

"Planck hat uns einen neuen Blick auf die Zusammensetzung und die Entwicklung des Universums beschert, aber wir arbeiten nach wie vor hart daran, zu verstehen, wie das Universum sich vom unendlich Kleinen zum ungemein Großen ausdehnen konnte, und hoffen, im kommenden Jahr Einzelheiten bekanntgeben zu können", so Dr. Tauber.

Auswertung der Planck-Daten durch die beteiligten Forscher

Die 2009 gestartete Sonde hat den Sternenhimmel in neun verschiedenen Frequenzen kartiert, wozu zwei technisch komplexe Instrumente eingesetzt wurden: das Niedrigfrequenzinstrument (LFI), das die Frequenzbänder zwischen 30–70 GHz abdeckte, und das Hochfrequenzinstrument (HFI), das die Frequenzbänder zwischen 100–857 GHz erfasste. Das HFI hat seine Durchmusterungen Anfang 2012 abschließen können, während die wissenschaftlichen Beobachtungen des LFI noch bis 03. Oktober 2013 andauerten, bevor es am 19. Oktober abgeschaltet wurde.

Plancks erste den gesamten Himmel erfassende Aufnahme wurde 2010, der erste wissenschaftliche Datensatz 2011 herausgegeben. Das erste Bild der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung wurde im März 2013 veröffentlicht. Der nächste Satz an kosmologischen Daten wird für Anfang 2014 erwartet.

Die wissenschaftliche Zusammenarbeit bei Planck vereint alle an der Entwicklung der Mission und an der wissenschaftlichen Auswertung ihrer Daten während der zugangsbeschränkten Frist beteiligten Wissenschaftler. Sie sind Mitglieder eines oder mehrerer der folgenden vier Konsortien: LFI-Konsortium, HFI-Konsortium, DK-Planck-Konsortium und ESA-Büro für Planck-Forschung. Die beide unter europäischer Leitung stehenden Planck-Datenverarbeitungszentren befinden sich in Paris und im italienischen Triest.

Das LFI-Konsortium steht unter der Leitung von N. Mandolesi von der Agenzia Spaziale Italiana (ASI) (stellvertretender Hauptexperimentator: M. Bersanelli, Università degli Studi di Milano, Mailand) und war für die Entwicklung und den Betrieb des LFI-Instruments verantwortlich. Das HFI-Konsortium steht unter der Leitung von J.‑L. Puget vom Institut d’Astrophysique Spatiale in Orsay bei Paris (stellvertretender Hauptexperimentator: F. Bouchet, Institut d’Astrophysique de Paris) und war für die Entwicklung und den Betrieb des HFI-Instruments verantwortlich.

Bilder: ESA.