Ballonbasierte Innovation öffnet Fenster zum Universum
Die Idee hinter stratosphärischen ballonbasierten Teleskopen ist relativ einfach. Ein Teleskop wird an einem großen Heliumballon befestigt und auf eine Höhe von 30 bis 40 km gesendet, von wo aus es Beobachtungen durchführt. „Wir sprechen hier von großen Ballons mit Durchmessern zwischen 70 und 100 Metern“, sagt Philipp Maier vom Institut für Raumfahrtsysteme an der Universität Stuttgart in Deutschland und Koordinator des Projekts ESBO DS. „Diese Ballons können Lasten bis zu 3,6 Tonnen tragen.“ Der Hauptvorteil für die Astronomie besteht darin, dass mit diesen Ballons die Hindernisse der Erdatmosphäre überwunden werden können. „Unsere Atmosphäre verschleiert einen großen Teil des elektromagnetischen Spektrums“, erklärt Maier. „Nur ein kleinerer Teil dieses Spektrums – sichtbares Licht und einige Radiowellen – kann hindurchdringen.“ Satelliten auf der Basis von Stratosphärenballons sind außerdem weitaus kostengünstiger als ein Teleskop ins All zu senden. Maier fügt hinzu, dass die Arbeit an weltraumgestützten Teleskopen etwa 15 Jahre vor ihrem geplanten Start beginnen muss – bis dahin könnte die Technologie bereits überholt sein. „Ein Ballon hingegen kommt in etwa jeden Monat wieder auf die Erde herunter, sodass man Dinge reparieren oder neue Instrumente hinzufügen kann“, merkt er an.
Effiziente Teleskopsysteme
Das Potenzial dieser Technologie wurde jedoch nie voll ausgeschöpft. Ballonbasierte Teleskope in der Stratosphäre wurden in der Regel für einmalige Experimente gebaut, was Maier als Verschwendung empfand. „Wir wollten herausfinden, ob sich ein effizienterer Weg bietet, diese Teleskope zu betreiben und die gesammelten Daten der gesamten Astronomie-Gemeinschaft zur Verfügung zu stellen“, erklärt er. „Nachdem wir die theoretische Machbarkeit nachgewiesen hatten, war es Zeit für den Bau eines Prototyps. Genau hier setzte das Projekt ESBO DS an.“ Das Projektteam arbeitete an der Entwicklung eines kleinen, etwa eine Tonne schweren Prototyps mit einer Ballongondel, an der das Teleskop befestigt und ausgerichtet werden konnte. „Ein wichtiges Ziel war es, das gesamte System modular aufzubauen“, so Maier. „Das bedeutet, dass der Prototyp verschiedene Instrumente, einschließlich Infrarot-Teleskope, tragen kann.“ Das Projektteam prüfte auch die Möglichkeit, das Teleskop mit gelenkten Parafoils statt mit ungelenkten Fallschirmen sicher zur Erde zu bringen, um die Nutzlast und die Gondel besser zu schützen.
Astronomie der nächsten Generation
Der nächste Schritt in der Entwicklung dieser Technologie ist die Durchführung von Pilottests. „Es ist großartig, dass dieser Prototyp jetzt in unserem Hangar steht und fast flugbereit ist“, betont Maier. „Wir planen, im nächsten Jahr eine Demonstration der gelenkten Parafoil-Landung durchzuführen und dann bis Herbst 2023 einen längeren wissenschaftlichen Flug zu starten.“ Maier ist zuversichtlich, dass der Prototyp, sobald er voll funktionsfähig ist, als neues Spitzenobservatorium für die europäische Astronomie dienen wird. „Wir könnten ihn zum Beispiel nutzen, um Weiße Zwerge besser zu verstehen“, vermutet Maier. „Das sind heiße und kleine Sterne in den Endstadien der Sternentwicklung. Besonders wenn sie in Doppelsternsystemen vorkommen, also zwei Zwerge, die sich gegenseitig umkreisen, können viele interessante Phänomene auftreten. Wir gehen zwar davon aus, dass es viele solcher Doppelsternsysteme gibt, wir kennen aber nur eine Handvoll davon.“ Mit Blick auf die Zukunft sagt Maier voraus, dass das System ein Ferninfrarotteleskop der nächsten Generation unterbringen könnte. „Es könnte zu einem besseren Verständnis darüber führen, wie Sterne und Planeten entstehen und wie die chemische Entwicklung im Universum abläuft“, ergänzt er. „So könnten wir Hinweise dazu bekommen, wie Wasser in Planetensystemen entstanden ist.“
Schlüsselbegriffe
ESBO DS, Astronomie, Teleskop, Universum, Infrarot, stellar, Stern, Satelliten, Erde, Teleskope
