Wie ist es, ein astronomisches Teleskop Millionen von Kilometern entfernt zu enteisen?

„Das Enteisungsprogramm soll Euclids Fähigkeit, makelloses galaktisches Sternenlicht zu sammeln, wiederherstellen und bewahren. Dies ist jedoch auch das erste Mal, dass wir dieses Verfahren durchgeführt haben.“

Enteisung? Für ein Weltraumteleskop?

Ein Bild der Dark Universe Explorer-Raumsonde Euclid der NASA bei den Vorbereitungen für den Wechsel in den reinen Wissenschaftsmodus. (Bildnachweis: ESA) So wie Autofahrer im Winter Eis von ihren Windschutzscheiben kratzen, versucht das Euclid-Observatorium der Weltraumorganisation ESA, Eis von astronomischen Teleskopen in Millionen Kilometern Entfernung zu entfernen.

Die Spiegel des Euclid-Teleskops seien mittlerweile mit einer Eisschicht bedeckt, die so dick sei wie ein DNA-Strang, erklärte ein Sprecher am Dienstag, dem 19. März. Obwohl die Eisschicht dünn sei, führe ihre Anwesenheit zu einer „kleinen, aber allmählichen Abnahme“ der Fähigkeit des Teleskops, große Mengen Sternenlicht einzufangen. Während das Teleskop seine wissenschaftliche Mission durchführt, beginnen Wissenschaftler mit der Enteisung, indem sie Bereiche der Optik des Raumfahrzeugs mit geringem Risiko erhitzen. Der Sprecher sagte, dass das Schmelzen von Wasser in Bereichen mit geringem Risiko in Abschnitten des Teleskops keine Schäden an anderen Teilen verursachen würde.

„Der Enteisungsprozess sollte Euclids Fähigkeit bewahren, Sternenlicht aus der ursprünglichen Galaxie zu sammeln. Dies ist jedoch das erste Mal, dass wir diesen Prozess durchführen, und obwohl wir grob erraten können, wo sich das Eis befindet, muss dies noch konkret bestätigt werden“, sagte Mitsuko Nakajima, eine Euclid-Wissenschaftlerin an der Universität Berlin.

Dieses Problem ist bei Weltraumteleskopen nicht ungewöhnlich. Die Wissenschaftler wussten, dass es unmöglich sein würde, das Eindringen von Wasser in das Raumfahrzeug während der Montage zu verhindern. Daher „war zu erwarten, dass sich dieses Wasser ansammeln und die Sicht von Euclid beeinträchtigen würde“, hieß es in einer Erklärung der ESA am Dienstag.

Kurz nach dem Start von Euclid im vergangenen Juli heizten Wissenschaftler das Teleskop mithilfe einer Bordheizung auf, um die meisten Wassermoleküle zu verdampfen, die sich vor dem Start im Inneren der Raumsonde befunden hatten. Es scheint jedoch, dass dennoch ein erheblicher Teil in die Mehrfach-Isolierschicht des Teleskops eindrang und sich zerstreute, als es die Vakuumumgebung erreichte. Im kalten Vakuum des Weltraums neigen diese Wassermoleküle dazu, auf der Oberfläche des Spiegels eines Weltraumteleskops zu kondensieren.

Das Missionsteam wurde erstmals auf das Problem aufmerksam, als es eine allmähliche Abnahme des Sternenlichts feststellte, gemessen mit einem der beiden wissenschaftlichen Instrumente von Euclid, dem Visible Light Instrument (VIS). Um die Populationen von 1,5 Milliarden Galaxien und ihren Sternen zu messen, sammelt VIS sichtbares Licht von diesen Sternen mit einem Modus, der dem einer Smartphone-Kamera ähnelt, jedoch mit 100-mal mehr Pixeln. Die Auflösung von VIS entspricht einem 4k-Bildschirm.

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„Einige Sterne im Universum variieren in ihrer Helligkeit, aber die überwiegende Mehrheit bleibt über Millionen von Jahren konstant“, sagte Michail Hirmer, ein Euclid-Wissenschaftler, der die Enteisungsmission leitet, in der Erklärung. „Als unsere Instrumente ein Bild von einem Sternenlicht aufnahmen, das leicht nachließ, wurde uns klar, dass nicht die Sterne dafür verantwortlich waren, sondern wir.“

Die einfachste Lösung wäre, das Raumfahrzeug zu erhitzen, sagen die Missionswissenschaftler. Dadurch würde sich jedoch auch die mechanische Struktur des Teleskops erhitzen, was zu einer Ausdehnung seiner Komponenten führen würde, die selbst nach einer Woche nicht unbedingt in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren würden. Dies schränkt Euclids Sichtfeld ein und beeinträchtigt die Qualität der Datenerfassung weiter. Teleskope werden selbst durch kleinste Temperaturschwankungen beeinträchtigt. Daher planen Hillmer und ihre Kollegen, zunächst die weniger risikoreichen optischen Euclid-Komponenten zu erhitzen. Sie begannen mit zwei Spiegeln, die unabhängig voneinander beheizt werden konnten, und überwachten dann, wie sich dadurch die vom VIS gesammelte Lichtmenge veränderte.

Dieses Vereisungsproblem ist das zweite Problem, auf das das Teleskop gestoßen ist. Im vergangenen September hatte ein Sensor, den das Teleskop zur Navigation nutzt, kosmische Strahlen fälschlicherweise als Sterne bezeichnet. Das bedeutet, dass die Sternmuster, auf die sich das Teleskop stützt, um einen bestimmten Bereich des Himmels zu bestimmen, die Sterne nicht auflösen konnten. Einen Monat später war das Problem gelöst.

Um dieses jüngste Problem zu lösen, gehen Wissenschaftler davon aus, dass Euclid während seiner sechsjährigen Lebensdauer im Orbit weiterhin kleine Mengen Wasser freisetzen wird. Wenn ihre Enteisungskampagne dieses Mal erfolgreich ist, könnte das gleiche Verfahren die Systeme von Euclid auch bei nachfolgenden Missionen eisfrei halten.

VON: Sharmila Kuthunur

FY: Alle möglichen Dinge

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