Ferne Infrarot-Weltraum-Interferometrie in den Mittelpunkt gerückt
Der FIR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums öffnet ein einzigartiges Fenster auf astrophysikalische Prozesse, die bei anderen Wellenlängen durch kosmischen Staub verdeckt sind. Mit unserem FIR können wir in das Herz massiver schwarzer Löcher schauen oder die Geburt von Sternen und deren zugehörige Planetensysteme beobachten. Bis heute haben zwei Weltraummissionen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) - Herschel und Planck - einen wichtigen Beitrag zu unserem Wissen über dieses unsichtbare Universum geleistet. Doch beide raumgestützte Teleskope haben eine begrenzte räumliche und spektrale Auflösung, was bedeutet, dass die aktuellen FIR-Teleskope nur verschwommene Bilder liefern. Um diese Einschränkung zu überwinden, hat das EU-finanzierte Projekt FISICA (Far infrared space interferometer critical assessment: Scientific definition and technology development for the next generation THz space interferometer) Experten für FIR Instrumentierung mit führenden Astronomen zusammengebracht. Ingenieure und Wissenschaftler haben ihre Kräfte gebündelt, um noch offene wissenschaftliche Fragen zu identifizieren, für die ein FIR-Weltraum-Interferometer eine Antwort finden helfen könnte. Durch die Bewältigung der derzeitigen Probleme mit der Beobachtungsfähigkeit des FIR und durch Ergänzung der Herschel und Planck-Teleskope, wird es unser Verständnis des Universums erweitern. Ein FIR-Raum-Interferometer kann viele der Geheimnisse des Universums durch schärfere Bilder und spektrale Multi-Band-Abdeckung offenbaren. Die wissenschaftliche Leistung eines solchen Observatoriums wäre immens, aber kritische technologische Entwicklungen sind notwendig, um einen realistischen Vorschlag zu machen. Zum Beispiel, wie kann man ein Multi-Spiegelteleskop im Weltraum mit ausreichender Genauigkeit stabilisiert und positioniert werden? Kann der Einsatz von kohlefaserverstärkte Polymerspiegel zur Reduktion der Masse beitragen, die effektiv gestartet werden soll? Können wir CubeSats als kosteneffiziente Art und Weise verwenden, um einen hochempfindlichen Beschleunigungsmesser und das Hyperteleskop-Konzept im Weltraum zu validieren? Die FISICA-Partner untersuchten diese Aspekte und entwickelten einen Prototypenprüfstand für FIR-Interferometrie, um die technologische Reife der wichtigsten optischen Komponenten zu beurteilen. Weiterhin erstellte das Team ein Computermodell, um die Leistung des gesamten optischen Systems mit variablen Eingabeparametern zu simulieren. Konkret entschied sich das FISICA-Team für die Implementierung eins Doppel- Fourier-Transformations-FIR-Interferometer-Konzepts. Der innovative Demonstrator wurde entworfen, um Licht von einer erweiterten Szene spektral und räumlich aufzulösen. Mit Hilfe elektromagnetischer Modellierungstechniken wurden verschiedene Probleme im Zusammenhang mit seinem Betrieb bei langen Wellenlängen, wie etwa Strahlausbreitung und Randzonensichtbarkeit, untersucht. Das FISICA-Ergebnis soll den Weg für eine echte Pionierweltraummission ebnen, die in der Lage ist ein neues Licht auf astrophysikalische Prozesse zu werfen, die durch Staub verdeckt sind.
