Die meisten von uns haben die Frustration durch Verschmutzung, Nebel oder Wolken erlebt, die aus einer Nacht des Sternguckens eine frustrierende Übung gemacht hat. Selbst im Orbit können Teleskope nicht gut durch den Staub sehen, der das innere Sonnensystem verschmutzt. Ein Team von NASA-Wissenschaftlern hat jedoch einen Weg gefunden, die Astronomie aus diesem kosmischen Nebel herauszuholen.
Venus, Erde und Mars kreisen alle in einer Staubwolke, die von Kometen und gelegentlichen Kollisionen zwischen Asteroiden verursacht wird. Diese sogenannte Tierkreiswolke ist das leuchtendste Merkmal des Sonnensystems nach der Sonne und kann bis zu tausendmal heller sein als die Objekte, auf die Astronomen tatsächlich zielen. Das Licht beeinflusst die Orbitalbeobachtungen genauso wie das Licht eines Vollmonds die bodengestützten Beobachtungen. Die Tierkreiswolke ist so hell, dass sie jede astronomische Infrarot-, optische und ultraviolette Beobachtungsmission der NASA beeinträchtigt hat.
"Um es einfach auszudrücken, es war noch nie Nacht für Weltraumastronomen", sagte Matthew Greenhouse, Astrophysiker am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, MD. Das Licht der Wolke ist in der Ebene der Erdumlaufbahn am größten, in derselben Ebene, in der jedes Weltraumteleskop arbeitet.
Wie plant die NASA, sich von der Cloud zu entfernen? Durch Kippen der Umlaufbahnen zukünftiger Teleskope. Diese Art der Anpassung würde es Raumfahrzeugen ermöglichen, einen erheblichen Teil jeder Umlaufbahn über und unter dem dicksten Staub zu verbringen, wodurch sie eine klarere Sicht auf Objekte im Weltraum erhalten.
"Nur durch Platzieren eines Weltraumteleskops auf diesen geneigten Bahnen können wir seine Empfindlichkeit im nahen Ultraviolett um den Faktor zwei und im Infrarot um das 13-fache verbessern", erklärte Greenhouse. "Das ist ein Durchbruch in der Wissenschaft, ohne dass der Spiegel des Teleskops vergrößert werden muss."
Greenhouse hat sich mit Scott Benson und dem COMPASS-Studienteam (COllaborative Modeling and Parametric Assessment of Space Systems) im Glenn Research Center der NASA in Cleveland, OH, zusammengetan. Sie untersuchen Missionen, um ein Teleskop in diese Art von Winkelebene - eine extra-zodiakale Umlaufbahn - zu bringen. Dabei werden neue Entwicklungen bei Solaranlagen, elektrischen Antrieben und kostengünstigeren Trägerraketen eingesetzt.
Sie haben eine Proof-of-Concept-Mission namens Extra-Zodiacal Explorer (EZE) entwickelt, ein Observatorium der EX-Klasse mit einem Gewicht von 1.500 Pfund. EZE würde mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete starten. Ein leistungsstarker neuer solarelektrischer Antrieb als obere Stufe würde das Raumschiff auf ein Manöver mit Schwerkraftunterstützung an der Erde oder dem Mars vorbei lenken, ein Vorbeiflug, der die Mission in eine Umlaufbahn um bis zu 30 Grad zur Erde umlenken würde.
Die NEXT-Engine (Evolutionary Xenon Thruster) der NASA ist eine verbesserte Art von Ionenantrieb. Es entfernt Elektronen aus Xenongasatomen und beschleunigt die geladenen Ionen durch ein elektrisches Feld, um Schub zu erzeugen. Während diese Motortypen zu einem bestimmten Zeitpunkt viel weniger Schub liefern als herkömmliche chemische Raketen, sind sie viel sparsamer und können jahrelang betrieben werden.
Zwei dieser fortschrittlichen Motoren, die ihre Leistung von Solaranlagen an Bord beziehen, würden in der EZE-Oberstufe untergebracht. Sie würden schießen, um das Raumschiff auf den Planeten-Vorbeiflug zu schicken, der es in eine extra-zodiakale Umlaufbahn bringen würde. "Wir haben ein NEXT-Triebwerk über 40.000 Stunden lang in Bodentests betrieben, mehr als doppelt so lange wie das Triebwerk, das erforderlich ist, um das EZE-Raumschiff in seine extra-zodiakale Umlaufbahn zu bringen", erklärte Benson. "Dies ist eine ausgereifte Technologie, die wesentlich kostengünstigere Weltraummissionen sowohl in der Astrophysik als auch in der planetarischen Wissenschaft ermöglicht."
Wenn diese Konzeptmission funktioniert, sagt das Team, wird es die beste Leistung eines Observatoriums in der Geschichte des NASA-Explorer-Programms sein. Es wird auch ein Game Changer sein. Greenhouse erklärte: „Es wird jedem Astronomen, der dem Explorer-Programm der NASA vorschlägt, außerkreisförmige Umlaufbahnen zur Verfügung stellen. Dies wird Astrophysik-Forschern eine beispiellose wissenschaftliche Fähigkeit ermöglichen. “
Quelle: NASA.
