Grünes Licht für europäisches Weltraumteleskop PLATO
20. Juni 2017 | ESA-Mission PLATO für die Suche nach extrasolaren Planeten erreicht nächsten Meilenstein
Grünes Licht für europäisches Weltraumteleskop PLATO
PLATO schlägt ein neues Kapitel der Suche nach Exoplaneten auf
Seit 1995 wurden über dreieinhalbtausend extrasolare Planeten oder „Exoplaneten“ an anderen Sternen entdeckt. Bei den meisten handelt es sich um große Gasplaneten, die den Gas- oder Eisriesen in unserem Sonnensystem ähneln – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Planeten, die ähnlich groß wie die Erde sind und eine feste Oberfläche haben und auf denen möglicherweise Wasser vorhanden ist, sind unter den Exoplaneten noch die große Ausnahme. Das liegt allerdings in den bisher zur Verfügung stehenden Beobachtungsmöglichkeiten. Mit dem ESA-Weltraumteleskop PLATO wird es möglich sein, wesentlich mehr erdähnliche Exoplaneten in der Milchstraße aufspüren und charakterisieren zu können. Das Bild ist eine phantasievolle künstlerische Darstellung von extrasolaren Planeten unterschiedlichster Eigenschaften.
Unter Beteiligung des DLR wurde im Jahre 2009 mit dem französischen Weltraumteleskop CoRoT der Exoplanet CoRoT-7b in einer Entfernung von 500 Lichtjahren von der Erde entdeckt. Er umkreist seinen Stern (im Hintergrund) in der geringen Entfernung von nur zweieinhalb Millionen Kilometern (zum Vergleich: Merkur, der innerste Planet des Sonnensystems, umrundet die Sonne in 55 Millionen Kilometern Entfernung). Daf+r benötigt er nur 20 Stunden und ist damit ein ultra-kurzperiodischer Exoplanet. Auf seiner Tagseite wird der etwa achtmal so massereiche Planet bis zu 2000 Grad Celsius heiß und kann daher keinen Ozean haben, ist also kein Kandidat für einen Planeten, der Leben beherbergen könnte. Die Mission PLATO wird insbesondere nach erdähnlichen Exoplaneten suchen.
ESA bestätigt Mission PLATO für Suche nach extrasolaren Planeten
DLR leitet internationales Konsortium für Bau und wissenschaftlichen Betrieb des europäischen Weltraumteleskops
Schwerpunkt: Raumfahrt
Am 20. Juni 2017 hat die ESA grünes Licht für die Weiterentwicklung des Weltraumteleskops PLATO gegeben. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) leitet das internationale Konsortium für den Bau und den wissenschaftlichen Betrieb des Weltraumteleskops. Das Science Programme Committee (SPC) der ESA beurteilte den Projektstatus positiv und erteilte damit Mission Adoption. Das bedeutet, dass jetzt mit der technischen Realisierung des Satelliten und seiner Bodensegmente begonnen werden kann. Der Start ist für das Jahr 2026 vorgesehen.
PLATO ist die nächste große europäische Weltraummission, die extrasolare Planeten finden und charakterisieren wird. Sie sucht insbesondere nach Planeten, die der Erde ähneln und auf denen Wasser vorhanden und Leben möglich sein könnte. Erklärtes Ziel ist es, den Radius, die Masse und das Alter der extrasolaren Planeten genau zu bestimmen – viel genauer als es bisher möglich ist.
"Mit PLATO kommen wir einer Antwort auf die fundamentale Frage nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems näher", begeistert sich Prof. Hansjörg Dittus, der im Vorstand des DLR für die Raumfahrtforschung und -technologie zuständig ist, für das PLATO-Weltraumteleskop.
Wie bei allen Programmen der ESA ist die europäische Raumfahrtagentur für den Bau und den Start des Satelliten und dessen Betrieb im Weltraum verantwortlich. Ein Konsortium aus mehreren europäischen Forschungseinrichtungen liefert die Nutzlast, das wissenschaftliche Instrument mit den 26 Teleskopen, den Bordcomputer, das Datenzentrum und die wissenschaftliche Datenanalyse. Das DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin hat dabei die Leitung des Konsortiums inne und ist darüber hinaus gemeinsam mit dem DLR-Institut für Optische Sensorsysteme für die Ausleseelektronik der schnellen Teleskope sowie die Computer an Bord des Weltraumteleskops verantwortlich. Wichtige Beiträge des Instruments kommen aus Frankreich, Italien, Großbritannien, Spanien und Belgien. Ein Teil der Nutzlastentwicklung, des Datenzentrums sowie des Nutzlastbetriebs ab dem Jahr 2026 wird durch das DLR Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. In den vergangenen drei Jahren hat das Instrumentenkonsortium unter der Leitung des DLR zusammen mit der ESA das PLATO-Konzept weiterentwickelt, das jetzt so positiv begutachtet wurde. Wenn alles planmäßig verläuft, wird PLATO 2026 mit einer Rakete vom Typ Sojus 2-1b vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou Französisch-Guyana aus ins Weltall starten.
PLATO wird mindestens zwei Jahre lang Hunderttausende von Sternen beobachten und dabei Gesteinsplaneten um sonnenähnliche Sterne finden. "Mit diesen wissenschaftlichen Daten erweitern wir nicht nur enorm unsere Kenntnisse über extrasolare Planeten, sondern wir werden sehr viel auch über Sterne, deren Entwicklung und damit auch unsere Galaxie lernen", so DLR-Wissenschaftlerin Prof. Dr. Heike Rauer.
Die PLATO-Mission ermöglicht es, die ganze Vielfalt der Sterne und Planetensysteme in unserer galaktischen Nachbarschaft zu studieren. "Mit der Beobachtung stellarer Vibrationen wird PLATO erstmals diese Sterne und ihre Planeten in Bezug auf Masse, Radius und Alter vollständig charakterisieren", sagt Prof. Dr. Laurent Gizon, Direktor des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung und Leiter des PLATO Data Centers. "Dies wird unser Wissen über die Evolution von Exoplaneten und ihrer Zentralsterne revolutionieren", fügt er hinzu.
Mit 26 Teleskopen auf der Suche nach Exoplaneten
Mit PLATO werden zum ersten Mal mehrere Teleskope auf einem einzigen Satelliten zum Einsatz kommen und damit ein sogenanntes Multi-Teleskop-Design verwirklicht. Das Instrument besteht aus 26 einzelnen Teleskopen, von denen zwei eine besonders schnelle Reaktionszeit haben und für die extrem stabile Ausrichtung entscheidend sind. Jedes Teleskop hat eine Öffnung von 12 Zentimeter und kann die empfangenen Lichtsignale in seiner Fokalebene auf vier großformatigen CCD-Sensoren aufzeichnen. "Mit diesem Konzept und der hohen Empfindlichkeit des Instruments werden wir Gesteinsplaneten um sonnenähnliche Sterne finden und hochgenau charakterisieren können", versichert Prof. Heike Rauer, die Leiterin des Instrumenten-Konsortiums von PLATO.
Das Weltraumteleskop wird an einem der Lagrange-Punkte stationiert werden, an denen sich die Schwerkraftwirkungen von Erde, Mond und Sonne aufheben. Die nach dem italienischen Mathematiker Joseph-Louis Lagrange (1736-1813) benannten Punkte sind Orte, an denen zwischen zwei Himmelskörpern ein gravitativer Gleichgewichtszustand besteht, so dass eine Raumsonde an dieser Stelle scheinbar "verharrt". Der Lagrange-Punkt L2 des Systems Sonne – Erde, 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, ist ein für die Weltraumastronomie besonders interessanter Ort. Vom Teleskop aus gesehen, stehen Sonne und Erde hintereinander und immer in der gleichen Richtung. Blickt man von der Erde zum Teleskop, dann sieht man von ihm stets die gleiche Seite – ähnlich dem Erdmond, der uns nur seine Vorderseite zeigt.
DLR setzt erfolgreiche Tradition der Exoplanetensuche fort
Der Missionsname PLATO erinnert zum einen an Platon (428/427 v. Chr. bis 348/347 v. Chr.) den Sokratesschüler und bedeutenden Naturphilosophen der griechischen Antike. PLATO steht als Abkürzung aber auch für den Missionsnamen PLAnetary Transits and Oscillations of Stars. Das Weltraumteleskop wird zum einen Planeten um andere Sterne der Milchstraßengalaxie mit der Transitmethode entdecken und deren Lichtkurven über einen langen Zeitraum aufzeichnen. Das allein reicht aber nicht, um einen Planeten ausreichend beschreiben zu können, man muss auch die Sterne, um die die Planeten kreisen, genau kennen. Durch astroseismologische Messungen – das bedeutet, Messungen der Schwingungen des Sterns aufzuzeichnen und auszuwerten, ähnlich der Seismologie (der Erdbebenforschung) auf der Erde – wird PLATO auch die Sterne charakterisieren und damit die Planeteneigenschaften genauer ermitteln.
Der erste Exoplanet wurde 1995 von zwei Astronomen aus Genf mit dem Teleskop des Observatoire de Haute-Provence nördlich von Marseille entdeckt. Das Weltraumteleskop PLATO steht in der Nachfolge der Missionen CoRoT und Kepler. Mit der französischen CoRoT-Mission, an der auch das DLR beteiligt war, begann 2007 die Suche nach extrasolaren Planeten vom Weltraum aus. Zu den herausragenden Entdeckungen gehört der erste Gesteinsplanet, CoRoT-7b, ein Planet mit der etwa siebenfachen Erdmasse und dem 1,7 fachen Erdradius. Die Kepler-Mission der Nasa startete 2009 und fand rund 3000 Planeten und tausende von Planetenkandidaten. Seit 2014 wird sie als K2-Mission fortgeführt.
Vor PLATO werden noch zwei andere Missionen an den Start gehen: CHEOPS, die erste Kleinsatellitenmission der ESA, und die US-amerikanische Mission TESS. CHEOPS wird systematisch Sterne untersuchen, bei denen man bereits Planeten gefunden hat, um ihren Radius genauer zu bestimmen. TESS sucht Planeten um helle Sterne, deren Umlaufperiode typischerweise unterhalb eines Monats liegt.
