CoRoT

Wissenschaftliche Ziele

Im Jahr 1995 wurde erstmals ein extrasolarer Planet um einen sonnenähnlichen Stern (51 Pegasi) entdeckt. Die Suche nach extrasolaren Planeten ist seither zu einem sehr erfolgversprechenden Forschungsgebiet der planetaren und astronomischen Forschung avanciert. Wesentliche Kernfragen wie das Vorhandensein erdähnlicher Planeten, die Anzahl der Planetensysteme, die physikalische und chemische Natur extrasolarer Planeten sowie deren Entstehung und Entwicklung sind trotz zahlreicher neuer Erkenntnisse weiterhin in vielen Teilen ungeklärt.

Die bisher entdeckten extrasolaren Planetensysteme (mit mehr als 3500 entdeckten Planeten) unterscheiden sich in der Regel von unserem Sonnensystem. Aufgrund der neuen Erkenntnisse müssen unsere bisherigen Vorstellungen zur Entstehung von Planetensystemen, die teils auf unserem eigenen Sonnensystem beruhten, neu überdacht werden. Die CoRoT-Mission war die erste Satellitenmission, die nach extrasolaren Planeten vom Weltraum aus suchte. Die Durchmusterung ausgewählter Himmelsfelder legte einen Grundstock für weitere Satellitenmissionen, die insbesondere nach erdähnlichen extrasolaren Planeten Ausschau halten sollen.

Die stellare Seismologie gliederte sich dabei in ein Zentralprogramm, bei dem fünf Sternenfelder jeweils 150 Tage lang beobachtet wurden. Jedes Feld enthielt ein Hauptzielobjekt (mit Spektraltyp F, G, K heller als 6 mag) und weitere Zielobjekte (maximal neun pro Feld), sowie ein Erkundungsprogramm, bei dem in fünf Zeiträumen von 20 Tagen Sterne verschiedener Spektraltypen mit Magnituden größer als 9 beobachtet und untersucht wurden.

Die Suche nach extrasolaren Planeten bis hin zu einigen Erdgrößen geschah durch Messung der Abschwächung des Sternlichts, verursacht durch den Durchgang (Transit) eines Planeten vor seinem Stern. CoRoT beobachtete in 150-tägigen simultanen Beobachtungen jeweils 12.000 Sterne, das sind 60.000 Sterne während der gesamten Mission, genügend, um den Transit einiger Planeten von ein paar Erdgrößen zu beobachten.

Wissenschaftliche Nutzlast

Das CoRoT-Messinstrument ist ein afokales Teleskop, ausgestattet mit vier CCD-Detektoren, das auf einer PROTEUS-Satellitenplattform montiert wurde. Das Weltraumexperiment ermöglichte es, noch nie beobachtete Phänomene der Astroseismologie und extrasolare Planeten getrennt und gleichzeitig in zwei Arbeitsbereichen zu untersuchen.

Das afokale Teleskop (Schiefspiegler) ist aus zwei Parabolspiegeln gefertigt, was den äquivalenten Pupillendurchmesser um einen Faktor drei reduziert, und mit sechs dioptrischen Linsen versehen, die eine Brennweite von 1,2 Metern erlauben. Das Sichtfeld ist 2,8° x 2,8° groß, und diente zur einen Hälfte den astroseismologischen Beobachtungen, zur anderen Hälfte stand es der Detektierung extrasolarer Planeten zur Verfügung.

Die Detektoren bestehen aus vier CCDs, je 2048 x 2048 Pixel breit, die im Sichtbaren im MPP-Modus aufnehmen. Sie arbeiteten bei einer Umgebungstemperatur von -40 Grad Celsius mit einer Abweichung von weniger als 0,05 Grad Celsius pro Stunde. Für die seismologische Mission wurde der Bildwinkel eines Sterns auf über 400 Pixel ausgedehnt bei einer Aufnahmezeit von einer Sekunde. Um ein Spektrum der Sterne zu erhalten, wurde vor dem Planetensuchfeld ein Prisma installiert, um Oberflächenaktivitäten des Sterns von einem echten Planetendurchgang zu unterscheiden.

Missionsverlauf

Die Infrastruktur am Boden war auf das Command Control Center in Toulouse (Frankreich), das Missionszentrum in Toulouse, Bodenstationen in Kiruna (Schweden), Aussaguel (Frankreich) und Natal (Brasilien), das CoRoT-Datenzentrum in Marseille (Frankreich) und ein Kommunikationsnetzwerk zum Austausch der Daten zwischen den und innerhalb der Einrichtungen vereteilt.

Wissenschaftliche Kooperation

Das CoRoT-Projekt war eine kleine Mission im Rahmen des PROTEUS-Programms der französischen Raumfahrtagentur CNES. Sie war verantwortlich für das Gesamtsystem, den Start und das Management der vier Instrumente. Die PROTEUS-Satellitenplattform wurde im Auftrag der CNES von Alcatel Space Industry (Frankreich) gebaut.

Die Instrumente wurden unter der Führung französischer Institute in internationaler Kooperation gebaut und beigestellt. Dabei waren verschiedene europäische Institute aus Belgien, Österreich und Deutschland beteiligt, aber auch die Europäische Weltraumorganisation ESA und Spanien.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt war an der Entwicklungs- und Durchführungsphase der CoRoT Mission maßgeblich beteiligt. Ferner trugen das Rheinische Institut für Umweltforschung (RIU) an der Universität Köln und die Thüringer Landessterwarte (TLS) entscheidend zu den wissenschaftlichen Vorbereitungen und Auswertung der Mission bei.

Die deutsche Beteiligung an der CoRoT-Mission umfasste schwerpunktmäßig die Entwicklung und Erstellung der Flugsoftware des Instrumentes (DLR), die bodengebundene Beobachtungsunterstützung zur Charakterisierung der CoRoT-Zielfelder sowie Transitbeobachtungen und Entwicklung von Expertise zur Detektion von Planeten durch Transits sowie wissenschaftliche Modellrechnungen zur Interpretation von CoRoT-Daten in Hinblick auf die dynamische Entwicklung von Planetensystemen.

Das DLR strebt – über das Mitwirken am Projekt CoRoT hinaus – an, sich an zukünftigen wissenschaftlichen Satellitenmissionen zur Suche nach extrasolaren Planeten zu beteiligen. Soweit möglich, soll eine Beteiligung bereits in der Studienphase der Missionen beginnen. Wissenschaftliche Untersuchungen zu Fragen der Planetenentstehung dienen zur Entwicklung der wissenschaftlichen Expertise, die für eine führende Beteiligung im Forschungsgebiet extrasolare Planeten notwendig ist.